JP2015143852A - 現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 高温高湿環境下におけるカブリの発生が抑制された画像を得ることができる現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法を提供する。【解決手段】 現像装置が静電潜像を現像するためのトナー、トナーを担持するためのトナー担持体およびトナー担持体に担持されたトナーの層厚を規制するための規制部材を有し、トナーが結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子およびトナー粒子の表面に存在する無機微粒子を有するトナーであり、トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、トナー担持体が基体、弾性層およびウレタン樹脂を含む表面層を有し、ウレタン樹脂が構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有する。【選択図】 図2

Description

本発明は、電子写真法を利用した現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法に関する。
電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般的には、種々の手段により、光導電性物質を利用した静電潜像担持体上に静電潜像を形成する。次いで、上記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成し、紙などの記録媒体にトナー像を転写する。その後、熱および/または圧力により、記録媒体上にトナー画像を定着して複写物を得る方法である。このような電子写真法を利用した画像形成装置としては、複写機やプリンターなどがある。
これらプリンターや複写機は、近年、アナログからデジタルへの移行が進み、静電潜像の再現性に優れ、高解像度であることが求められ、特にプリンターでは、小型化も強く求められている。
従来、プリンターはネットワークにつながり、多人数がそのプリンターで印刷するという使われ方が多かったが、近年は、個人の机にPCとプリンターを置き、手元で印刷するという需要も大きくなってきた。そのためには、プリンターの省スペース化が必要であり、プリンターは小型化の要求が強い。
また、このようなコンパクトなプリンターであっても高画質であり、常温常湿環境のみならず、高温高湿環境下などでも画質変動が少ない(安定性が高い)ことに対する要望も大きい。
ここで、プリンターの小型化に着目すると、小型化には、主に定着装置の小型化と、現像装置の小型化が有効である。特に、後者は、プリンターの容積のかなりの部分を占めており、現像装置の小型化が、プリンターの小型化には必須であるといえる。
現像方式について考えると、プリンターの現像方式には、二成分現像方式や一成分現像方式があるが、コンパクトという意味では、一成分現像方式が適している。これは、キャリアを使用しない現像方式であるためである。
次に、一成分現像方式を採用した現像装置の小型化について考えると、現像装置の小型化には、静電潜像担持体やトナー担持体の径を小さくすることが有効である。また、高画質という観点では、トナー担持体と静電潜像担持体が接触配置(当接配置)された現像方式(以下「接触現像方式」ともいう。)が好ましい。
このような接触現像方式を採用した現像装置のさらなる小型化として、トナー担持体に接触配置されるトナー供給部材を用いないことで小型化する試みもある(特許文献1、2参照)。
しかしながら、これらの現像装置では、特有な課題が顕在化しやすい傾向にある。
その1つが、反転カブリと呼ばれる課題である。カブリとは、本来トナーが現像されない領域である非画像部にトナーが存在し、非画像部が汚れるという課題である。
このカブリという現象の中で、反転カブリとは、トナー担持体上のトナーの帯電が不十分であるなど、何らかの理由で逆帯電(例えば、負帯電トナーであるのに正帯電する場合など。)したりした場合などに、静電潜像担持体の非画像領域にトナーが転移し、紙などの記録媒体に転写されてしまうケースが挙げられる。
特に、小型化された現像装置では、トナー担持体の小型化に伴い、トナー担持体の曲率が大きくなるために、トナー担持体とトナー規制部材(以下単に「規制部材」ともいう。)とが当接する規制部の面積が小さくなるために、トナーが摩擦帯電しにくくなる。
現像装置の小型化に加えて、トナー供給部材を用いない場合では、トナー供給部材とトナー担持体との間での摩擦帯電する機会がないために、よりトナーが摩擦帯電しにくくなる。
さらに、このような反転カブリは、高温高湿環境下で、かつ、静電潜像担持体に印加される帯電バイアスとトナー担持体に印加される現像バイアスの差が大きいときに特に顕著である。
これは、高温高湿環境下では、トナーが帯電しにくくなることと、帯電バイアスと現像バイアスの差が大きいことによって生じる電界により、静電潜像担持体の非画像領域に帯電が不十分なトナーが転移されやすくなることが挙げられる。
高温高湿環境下でのトナーの帯電性を向上させる試みとして、誘電損率(ε”)および誘電正接(tanδ)を規定した磁性トナーが提案されている(特許文献3参照)。
しかしながら、未だ効果は不十分であり、改善の余地があった。
特開2005−173484号公報 特開2006−154093号公報 特開2012−14166号公報
本発明の目的は、高温高湿環境下におけるカブリの発生が抑制された画像を得ることができる現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法を提供することである。
本発明は、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
を有し、
該トナーが、
結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子、および、
該トナー粒子の表面に存在する無機微粒子、
を有するトナーであり、
該トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
下記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像装置である。
Figure 2015143852
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり
は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
Figure 2015143852
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
また、本発明は、現像装置を用い、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像方法において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
を有し、
該トナーが、
結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子、および、
該トナー粒子の表面に存在する無機微粒子、
を有するトナーであり、
該トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、
該トナー担持体が、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
上記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有する
ことを特徴とする現像方法である。
また、本発明は、静電潜像担持体、
該静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための像露光装置、および、
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像装置、
を有する画像形成装置において、
該現像装置が、上記本発明の現像装置である
ことを特徴とする画像形成装置である。
また、本発明は、静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する像露光工程、および、
該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像工程、
を有する画像形成方法において、
該現像工程が、上記本発明の現像方法によって行われる
ことを特徴とする画像形成方法である。
本発明によれば、高温高湿環境下におけるカブリの発生が抑制された画像を得ることができる現像装置、現像方法、画像形成装置および画像形成方法を提供することができる。
本発明に係るトナー担持体の一例を示す模式的断面図 本発明に係る現像装置の一例を示す模式的断面図 本発明に係る現像装置を有する画像形成装置の一例を示す模式的断面図 本発明に係る現像装置の一例を示す模式的断面図
本発明の現像装置は、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置において、
該現像装置が、
該静電潜像を現像するためのトナー、
該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
を有し、
該トナーが、
結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子、および、
該トナー粒子の表面に存在する無機微粒子、
を有するトナーであり、
該トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、
該トナー担持体は基体、弾性層およびウレタン樹脂を含む表面層を有し、
該ウレタン樹脂は下記構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有することを特徴とする。
Figure 2015143852
(構造式(1)中、
nは、1以上4以下の整数であり、
は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)下記構造式(2)で示される基、
は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
Figure 2015143852
(構造式(2)中、
mは、2以上3以下の整数であり、
は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
本発明者らが詳細に検討したところ、表面層に特定のウレタン樹脂を含有するトナー担持体と、誘電損率(ε”)を特定の範囲に規定したトナーとを併用することにより、高温高湿環境下でのカブリを低減できることを見出した。
この理由について、以下に説明する。
まず、高温高湿環境下でのカブリに関し、トナーが帯電しにくい高温高湿環境下にて均一な帯電性を得るためには、次の2つの条件が必要であると考えられる。
1つ目は、部材の帯電性が高いことである。
2つ目は、帯電したトナーが電荷を損なわないことである。
1つ目の部材の帯電性に関しては、トナーはトナー担持体と接し、摩擦することにより帯電することが可能となる。そこで、本発明者らは、トナー担持体の表面層に含有させる化合物を種々検討した結果、構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有するウレタン樹脂の帯電能が高いことを見出した。
この理由については、構造式(1)で示される化合物は中心に窒素原子(N)を、そして、窒素原子は、孤立電子対(ローンペア)を有しているため、構造式(1)で示される化合物はルイス塩基である。ルイス塩基は電子供与性であるため、トナーは、構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応に由来する部分構造を有するウレタン樹脂と接することにより、迅速な帯電を得ることができる。また、構造式(1)で示される化合物がイソシアネートと反応することによって、構造式(1)で示される化合物の構造周辺には、多数のウレタン基またはウレア基が生成した架橋構造が形成される。その結果、ミクロ的な硬度は高いものとなり、トナー規制部材とトナー担持体が当接する部分(以下「規制部」ともいう。)にてトナーを規制する際も、トナーがトナー担持体の表面にめり込むことが少ない。この結果、トナーの良好な転がり性を維持できるようになり、トナーへの帯電性が向上する。
また、一般的に、低分子量かつ多官能の化合物は、立体障害により、すべての官能基が反応しにくくなる傾向がある。
しかしながら、構造式(1)で示される化合物は、分子内のアミノ骨格により末端の水酸基やアミノ基の反応性が高くなるため、未反応成分の生成が少なくなる。このことにより、帯電での均一性が向上するとともに、上記架橋構造の均一性を高めることができる。
次に、2つ目の帯電したトナーの電荷損失について説明する。
トナーは、トナー担持体により搬送され、規制部で押圧により、トナーが入れ替わる。この際に、トナーはトナー担持体と接触し、摺擦を受ける。これにより、トナーは帯電し、電荷を帯びるようになる。電荷を帯びたトナーは、トナー担持体と静電潜像担持体とが当接する現像部において、静電潜像担持体の静電潜像の部分に転移し、現像される。
一方、電荷を帯びたトナーは、現像部で静電潜像担持体の静電潜像でない部分へ転移されず、トナー担持体に留まる。
しかしながら、本発明者らが鋭意検討していく中で、トナー担持体と静電潜像担持体が接触配置された接触現像装置では、電荷を帯びたトナーが現像部を通過する際に、トナーの電荷を失う場合があることが明らかとなった。さらに検討を続けていく中で、このような現像部での電荷損失は、高温高湿環境下で帯電バイアスと現像バイアスの差が大きい場合に顕著であることが明らかとなった。
これは、高温高湿環境下であると、湿度の影響により帯電しにくいことと、トナーの電荷がリークしやすいことが原因であると考えられる。また、帯電バイアスと現像バイアスの差が大きい場合であると、現像部に電界が生じるため、トナーからリークした電荷が部材などへ流れやすくなることが原因であると考えられる。
この電荷損失を抑制するために、種々の検討を行っていく中で、トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率と電荷損失が相関があることを見出した。つまり、誘電損率(ε”)の値が高くなると、トナーは電荷損失しやすくなる。
このような理由から、本発明は、トナーの誘電損率(ε”)は、0.03pF/m以上0.30pF/m以下であることが好ましく、0.05pF/m以上0.25pF/m以下であることがより好ましい。
誘電損率(ε”)とは、電荷の放逸(誘電損失)しやすさを表す指標である。すなわち、誘電損率(ε”)が0.30pF/m以下であれば、トナーは現像部で電荷損失しにくくなり、反転カブリが抑制できるようになる。さらに、誘電損率(ε”)が0.25pF/m以下であれば、より電荷損失しにくくなる。
一方、0.03pF/m以上であれば、規制部で過剰帯電しにくくなり、チャージアップによる濃度低下を抑制することができる。さらに、誘電損率(ε”)が0.05pF/m以上であれば、よりチャージアップによる濃度低下を抑制することができる。
この反転カブリについて、さらに検討していく中で、本発明の表面層に特定のウレタン樹脂を含有するトナー担持体と、誘電損率(ε”)を規定したトナーを用いることで飛躍的に反転カブリを抑制できることが分かった。この理由は次の2つであると考察する。
1つ目は、先述のとおりトナー担持体の帯電性が高いことに加え、トナーの誘電損率が低いために、従来の現像装置に比べ、規制部において効率的にトナーが帯電できることによる。
2つ目は、先述のとおりトナーの誘電損率が低いために、現像部でトナーが電荷損失しにくいことに加え、本発明のトナー担持体と組み合わせることで、トナーからリークした電荷がトナー担持体へ流れにくくなるためであると考えられる。これは、まず、電荷損失しにくいトナーであり、リークする電荷が少なくなっているためと考察している。また、トナー担持体の表面層に用いられる構造式(1)で示される化合物はルイス塩基であり、電子供与性である。そのため、トナーから電荷がリークしたとしても、トナー担持体への電荷のリークを抑制できるためと考察している。さらに、構造式(1)で示される化合物はイソシアネートとの反応によって構造式(1)で示される化合物の構造周辺に多数のウレタン基またはウレア基が生成した架橋構造が形成されるために、ミクロ的な硬度が高くなり、現像部の接触面積を低下できる。そのため、現像部で電界を受ける面積が小さくなり、トナーの電荷損失を抑制しやすくなっている。
このようにトナー担持体の帯電性が高いことに加え、トナーの誘電損率が低いために、飛躍的に反転カブリを抑制していると本発明者らは考察している。
なおトナーの誘電損率(ε”)の値を制御するためには、トナー粒子の表面近傍の構造を制御することが重要である。
例えば、磁性体は、結着樹脂や、コアシェル構造でシェルに用いるポリエステルなどに比べて、誘電損率(ε”)が高くなる傾向がある。このような誘電損率が高くなりやすい磁性体がトナー粒子の表面近傍に存在すると、トナーの電荷を損失しやすくなる。
すなわち、トナー粒子の表面近傍に磁性体が存在しないことが好ましい。また、トナー間で磁性体の存在量にばらつきがあることも誘電損率(ε”)が高くなる傾向にある。この理由は明確ではないが、磁性体の存在量にばらつきがあるためにトナー間で帯電量がばらつきやすくなる。トナー間で帯電量がバラつくと帯電量の高いトナーから帯電量の低いトナーに電荷が移動しやすくなる。このような電荷の移動の際に電荷を損失しやすくなるものと推測している。
また、例えば、コアシェル構造でシェルにポリエステルを用いる場合などでは、ポリエステルがトナー粒子の表面を均一被覆していると誘電損率(ε”)が低くしやすくなる。
これは、先述した磁性体の露出などを抑制しやすくなることに加え、表面組成が均一になるために、トナー間で帯電量のばらつきを小さくできるようになり、先述したトナー間での電荷の授受をしにくくなる。そのために、誘電損率(ε”)が低下しやすくなるものと推測している。
さらに、高温高湿環境下では水分によりトナーの電荷を損失する場合もあることから、磁性体の疎水性やポリエステルの酸価などを制御することも誘電損率(ε”)を低下させやすくなるため好ましい。
次に本発明に用いるトナーの誘電率(ε’)が25以上35以下であることが好ましい。誘電率(ε’)とは、電荷の保持しやすさを表す指標である。トナーの誘電率(ε’)が25以上であれば、規制部で摩擦帯電された際に十分に電荷を保持できるようになり、帯電不足によるカブリを抑制できるようになる。一方、誘電率(ε’)が35以下であれば、チャージアップによる濃度低下を抑制することができるようになる。また、迅速にトナーの飽和帯電量に到達しやすくなるため、トナー間での帯電量が均一になりやすく、反転カブリを抑制しやすくなる。
このような誘電率(ε’)の値を制御するためには、磁性体の量や、先述した磁性体の疎水性や存在状態、結着樹脂やコアシェル構造でシェルにポリエステルを用いる場合などでは、ポリエステルの種類や存在状態を制御することが好ましい。
本発明に用いるトナーは、温度30℃、湿度90%での水分吸着量が2.5mg/g以下であることが好ましい。
温度30℃、湿度90%での水分吸着量が2.5mg/g以下であれば、トナーが吸湿しにくくなるため、規制部でトナーが摩擦帯電されやすくなりカブリが良化する。また、現像部での電荷損失が抑制されやすくなるため、反転カブリが良化する。トナーの水分吸着量を制御するためには、磁性体の疎水性を向上させる、磁性体の量を調整する、磁性体の分散状態を調整する、などの方法が挙げられる。例えば、コアシェル構造でシェルにポリエステルを用いる場合などでは、ポリエステルの酸価を低下させる、ポリエステルの量を調整する、無機微粒子の疎水性を向上させる、無機微粒子の量を調整するなどにより、水分吸着量を制御できる。
本発明に用いるトナーの重量平均粒径(D4)は5.0μm以上12.0μm以下であることが好ましく、より好ましくは5.5μm以上11.0μm以下である。重量平均粒径(D4)が上記範囲であれば、良好な流動性が得られ、規制部で摩擦帯電されやすくなるためカブリが良化しやすく、また潜像に忠実に現像することができる。
本発明に用いるトナーは平均円形度が0.950以上であることが好ましい。トナーの平均円形度が0.950以上ではトナーの形状は球形またはこれに近い形になり、流動性に優れ均一な摩擦帯電性を得られやすく、高温高湿環境下でのカブリがより良化する。また、トナーの円形度分布において、モード円形度が0.98以上であれば、上記作用がより一層顕著になり、非常に好ましい。
本発明に用いるトナーのガラス転移温度(Tg)は、40.0℃以上70.0℃以下であることが好ましい。ガラス転移温度が40.0℃以上70.0℃以下であれば、良好な定着性を維持しつつ、トナーの保存安定性や耐久性を向上することができる。
本発明に用いるトナー粒子の結着樹脂としては、ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などが挙げられる。
具体的には、
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;
スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;
ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂を用いることができ、これらは単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、特にスチレン系共重合体が、現像特性、定着性などの点で好ましい。さらに、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体が、誘電率(ε’)を向上させやすく、誘電損率(ε”)を低下させやすく、吸湿性も低下させやすく、高温高湿環境下でのカブリを良化できるため、より好ましい。
本発明に用いるトナー粒子には、必要に応じて、帯電特性向上のために荷電制御剤を含有させてもよい。荷電制御剤としては各種のものが利用できるが、帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が特に好ましい。さらに、トナーを後述するような重合法を用いて製造する場合には、重合阻害性が低く、水系分散媒体への可溶化物が実質的にない荷電制御剤が特に好ましい。荷電制御剤としては、
サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸、ダイカルボン酸などの芳香族カルボン酸の金属化合物;
アゾ染料またはアゾ顔料の金属塩または金属錯体;
スルフォン酸またはカルボン酸基を側鎖に持つ高分子型化合物;
ホウ素化合物;
尿素化合物;
ケイ素化合物;
カリックスアレーン
などが挙げられる。
これらの荷電制御剤の使用量は、トナー粒子の内部に添加する場合、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上10.0質量部以下、より好ましくは0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲で用いられる。また、トナー粒子の外部に添加する場合、トナー100質量部に対して、好ましくは0.005質量部以上1.000質量部以下、より好ましくは0.010質量部以上0.300質量部以下である。
本発明に用いるトナー粒子には、定着性向上のため、離型剤を含有させてもよい。トナー粒子中の離型剤の含有量は、結着樹脂に対して1.0質量%以上30.0質量%以下であることが好ましく、3.0質量%以上25.0質量%以下であることがより好ましい。
離型剤の含有量が1.0質量%以上であれば、低温オフセット抑制効果が高くなる。また、30.0質量%以下であれば、長期間の保存性が向上するとともに、トナー粒子の表面へのしみ出しが抑制され、トナーの帯電均一性が向上し、カブリが良化しやすくなる。
離型剤としては、
パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムなどの石油系ワックスおよびその誘導体;
モンタンワックスおよびその誘導体;
フィッシャートロプシュ法による炭化水素ワックスおよびその誘導体;
ポリエチレンなどのポリオレフィンワックスおよびその誘導体;
カルナバワックス、キャンデリラワックスなどの天然ワックスおよびその誘導体
などが挙げられる。誘導体には、酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物が含まれる。また、高級脂肪族アルコール、ステアリン酸、パルミチン酸などの脂肪酸、酸アミドワックス、エステルワックス、硬化ヒマシ油およびその誘導体、植物系ワックス、動物性ワックスなども離型剤として使用できる。
また、これら離型剤の示差走査型熱量計(DSC)で測定される昇温時の最大吸熱ピーク温度で規定される融点は、60℃以上140℃以下であることが好ましく、65℃以上120℃以下であることがより好ましい。融点が60℃以上であれば、トナーの粘度が向上しやすく、トナー担持体への融着が発生しにくくなる。融点が140℃以下であれば、低温定着性が低下しにくい。
離型剤の融点は、DSCにて測定した際の吸熱ピークのピークトップとする。また、吸熱ピークのピークトップの測定は、ASTM D 3417−99に準じて行う。これらの測定には、例えば、パーキンエルマー社製DSC−7、TAインストルメント社製DSC2920、TAインストルメント社製Q1000を用いることができる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正については、インジウムの融解熱を用いる。測定サンプルには、アルミニウム製のパンを用い、対照用に空パンをセットし、測定する。
本発明に用いるトナー粒子は、磁性体を含有している。トナー粒子中の磁性体の含有量は、結着樹脂100質量部に対して50質量部以上90質量部以下であることが好ましく、60質量部以上80質量部以下であることがより好ましい。50質量部以上であれば、着色力が高くなるため、画像濃度を向上しやすくなる。60質量部以上であれば、より画像濃度を向上しやすくなる。一方、90質量部以下であれば、誘電率(ε’)を向上させやすく、誘電損率(ε”)を低下させやすい。そのため、規制部での帯電性が向上しやすく、現像部での電荷損失を抑制しやすくなるため、カブリが向上しやすくなる。80質量部以下であれば、より電荷損失を抑制しやすくなる。
トナー粒子中の磁性体の含有量の測定は、パーキンエルマー社製熱分析装置、TGA7を用いて測定することができる。測定方法は以下のとおりである。
窒素雰囲気下において、昇温速度25℃/分で、常温から900℃までトナーを加熱する。100℃から750℃まで間の減量質量%を結着樹脂の量とし、残存質量を近似的に磁性体の量とする。
磁性体は、四三酸化鉄やγ−酸化鉄などの磁性酸化鉄を主成分とするものが好ましく、リン、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ケイ素などの元素を含んでもよい。
磁性体の窒素吸着法によるBET比表面積は、2.0m/g以上20.0m/g以下であることが好ましく、3.0m/g以上10.0m/g以下であることがより好ましい。
磁性体の形状としては、多面体、8面体、6面体、球形、針状、鱗片状などがあるが、多面体、8面体、6面体、球形などの異方性の少ないものが、画像濃度を高めるうえで好ましい。磁性体は、トナー中での均一分散性や色味の観点から、個数平均粒径が0.10μm以上0.40μm以下であることが好ましい。
磁性体の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定できる。具体的には、エポキシ樹脂中へ観察すべきトナー粒子を十分に分散させた後、温度40℃の雰囲気中で2日間硬化させて硬化物を得る。得られた硬化物をミクロトームにより薄片状のサンプルとして、透過型電子顕微鏡(TEM)において1万倍ないしは4万倍の拡大倍率の写真で視野中の100個の処理磁性体の粒子径を測定する。そして、処理磁性体の投影面積に等しい円の相当径を基に、個数平均粒径の算出を行う。また、画像解析装置により粒径を測定することも可能である。
トナー粒子内での磁性体の存在状態としては、誘電損率(ε”)を低下させるために、トナー粒子の表面に磁性体が露出せず、表面より内部に存在していることが好ましい。また、誘電損率(ε”)を低下させるために、トナー粒子間での磁性体の存在量や存在状態が均一であることが好ましい。このような磁性体の分散状態を有するトナーとしては、例えば、磁性体に所望の疎水化処理を施し、さらに懸濁重合によりトナー粒子を製造するトナーが挙げられる。
以下に本発明の好ましいトナー粒子を製造方法である懸濁重合に、好ましく用いることができる磁性体の形態について説明する。
本発明の好ましいトナー製造方法である懸濁重合法では、水系媒体中で重合性単量体および磁性体を含む重合性単量体組成物の粒子を形成し、粒子中に含有される重合性単量体を重合させる。そのため、使用される磁性体は水系に露出しないように表面を疎水化処理することが好ましい。使用される磁性体が水系に露出してしまうと、磁性トナーの造粒性が低下し、粒度分布が乱れるなど、トナー粒子内に磁性体が含有されない可能性がある。
これは、通常、未処理の磁性体では、表面に水酸基などの官能基が存在し、親水性が高いためである。
ここで、表面処理剤としては一般的にシラン化合物、チタネート化合物、アルミネート化合物などが知られているが、これらの表面処理剤はいずれも加水分解し、磁性体の表面の水酸基と縮合反応することで強固な化学結合を有し、疎水性を発揮する。
しかしながら、加水分解したこれら化合物は自己縮合を生じてしまい、ポリマーやオリゴマーを生じやすいことが知られている。一方、シラン化合物は加水分解条件を制御することにより加水分解率を高めつつ自己縮合を抑制することが可能であり、磁性体の表面を均一に処理することが可能であるため好ましく用いられる。これは、シラン化合物が有するケイ素の活性がチタンやアルミに比して高くないためであると本発明者らは考えている。このようにシラン化合物により磁性体の表面を均一に処理することで、トナー粒子の表面に磁性体が露出せず、トナー粒子間でも存在量や存在状態が均一になり、誘電損率(ε”)を低下させやすいため好ましい。
また、好ましいシラン化合物は、炭素数4以上10以下の炭化水素基を有する化合物を主成分として含有することが挙げられる。
これは、磁性体の内包化に関与する磁性体の疎水性を決定する要因の1つに、シラン化合物中の炭化水素基の長さが関係しているためと本発明者らは考えている。
炭化水素基の長さは炭素数と相関が高く、炭素数が4以上であれば、トナー内部への磁性体の内包性が高くなり、誘電損率(ε”)が低下しやすく、カブリを良化しやすい。炭素数が10以下であれば、酸化鉄への表面処理が均一になりやすくなるため、トナー内部での磁性体の分散性が向上するため、均一帯電しやすくなり、カブリを良化しやすい。
また、磁性トナーの製造方法において用いられる磁性体を処理したシラン化合物は、アルコキシシランに加水分解処理を施したものであり、かつ、アルコキシシランの加水分解率が50%以上であることが好ましい。
一般的に、シラン化合物は加水分解せずに用いられ、そのまま処理されることが多いが、これでは磁性体の表面の水酸基などと化学結合を有することができず、物理的な付着程度の強度しか有さない。この状態ではトナー化の際に受けるシェアや重合性単量体などによりシラン化合物が脱離してしまいやすい。
また、表面処理を行う場合、一般的にはシラン化合物を添加・混合した後に熱をかける。
しかしながら、本発明者らが詳細に検討したところ、100℃から120℃程度の熱をかけると加水分解していないシラン化合物は磁性体の表面から揮発してしまう。このため、シラン化合物が揮発した後の磁性体の表面には水酸基やシラノール基が残存してしまい、高い疎水性を得にくくなる。
これらの理由から、本発明においてシラン化合物はアルコキシシランに加水分解処理を施したものであることが好ましい。加水分解処理を施すことにより、シラン化合物は磁性体の表面の水酸基などと水素結合を介し吸着し、これを加熱・脱水することにより強固な化学結合を形成する。また、水素結合を形成することで、加熱時にシラン化合物の揮発を抑制でき、疎水性が向上しやすくなり、カブリを良化しやすくなる。このような理由から、本発明において、シラン化合物の加水分解率が50%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
シラン化合物の加水分解率が50%以上の場合、上述の理由で多くの処理剤で磁性体の表面を処理することができる。さらに、表面処理の均一性も高まり、磁性体の分散性がさらに良化する。このため誘電損率(ε”)が低下しやすく、カブリを良化しやすい。
なお、シラン化合物の加水分解率はアルコキシシランが完全に加水分解した状態を加水分解率100%とし、残存するアルコキシ基の割合を引いた値である。
アルコキシシランの加水分解は以下のように行うことが好ましい。具体的には、pHを4.0以上6.5以下に調整した水溶液もしくはアルコールと水との混合溶液にアルコキシシランを徐々に投入し、例えば、ディスパー翼などを用いて均一に分散させる。このとき、分散液の液温は35℃以上50℃以下であることが好ましい。一般的に、pHが低いほど、そして液温が高いほどアルコキシシランは加水分解しやすい。
しかしながら、同時に自己縮合も生じやすく、このような状態のシラン化合物を用いても本発明に好ましい均一に疎水化処理された磁性体は得られにくい。
このように、アルコキシシランの加水分解を行いつつ自己縮合を抑制することは非常に困難であった。本発明者らが鋭意検討したところ、加水分解しにくい条件(すなわち、自己縮合しにくい条件である。)であっても、ディスパー翼のように、高せん断を付与できる分散装置を用いると、アルコキシシランと水の接触面積が増加し、効率良く加水分解を促進させることができた。これにより、加水分解率を高めつつ、自己縮合を抑制することが可能となった。
磁性体を表面処理する方法としては乾式と湿式の2種類がある。乾式にて表面処理をする場合、乾燥した磁性体にシラン化合物を投入し、気相中にて表面処理を行う。湿式にて表面処理を行う場合、乾燥させたものを水系媒体に再分散させる、または、酸化反応終了後、酸化鉄を乾燥せずに別の水系媒体に再分散させて、シラン化合物による表面処理を行う。
本発明に使用する磁性体はシラン化合物により気相中で表面処理(以下、乾式法とも呼ぶ)された磁性体であることが好ましい。
磁性体を気相中で表面処理(以下、乾式法とも呼ぶ)することで、後述するシラン化合物由来の残存炭素量を増やすことが容易にできるため、十分な疎水性を得やすくなる。そのため、磁性体の分散性が向上し、誘電損率(ε”)が低下しやすく、カブリを良化させやすいため好ましい。
磁性体を表面処理するための装置としては、各種の攪拌装置を用いることができる。具体的には、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機)、ハイスピードミキサー(深江パウテック)、ハイブリタイザー(奈良機械製作所)などが好ましい。
本発明によって製造される磁性トナーの製造方法に使用される磁性体は表面にケイ素原子が存在することが好ましい。ケイ素原子が存在することによって、磁性体の表面とシラン化合物との親和性が向上し、シラン化合物による処理の均一性がより向上すると考えている。また、磁性体の表面とシラン化合物の親和性が向上することにより、磁性体の表面に結合するシラン化合物の量が増加する。
上記の理由から、本発明においては磁性体の表面およびその近傍にケイ素原子を特定量存在させることが好ましい。具体的には、塩酸水溶液中に上記磁性体を分散させて、鉄原子の溶解率が磁性体に含まれる全鉄原子量に対して5質量%になるまで磁性体を溶解させる。そして、その時点までに溶出したケイ素の量が、磁性体に対して0.05質量%以上0.50質量%以下であることが好ましい。
ここで、磁性体の鉄原子の溶解率についてであるが、鉄原子の溶解率が100質量%とは磁性体が完全に溶解した状態であり、数値が100質量%に近いほど、磁性体全体が溶けたことを意味する。本発明者らが鋭意検討したところ、磁性体は酸性条件下において表面から均一に溶解する。
よって、鉄原子の溶解率が5質量%となる時点までに溶出する元素の量は、磁性体の表面およびその近傍に存在する元素の量を示していると考えられる。磁性体の表面およびその近傍に存在するケイ素量が0.05質量%以上であれば、上述のように、シラン化合物と磁性体との親和性が向上する。すると、処理の均一性などが増し、磁性体のトナー中での分散性を向上でき、誘電損率(ε”)が低下しやすく、カブリを良化しやすくなる。
一方、磁性体の表面およびその近傍に存在するケイ素量が0.50質量%以下であれば、磁性体の水分吸着量を低下させやすくなるため、トナーの水分吸着量を低下させやすくなるため、高温高湿環境下でのカブリを良化させやすい。
この理由についてであるが、以下のように考えている。
磁性体の表面を表面処理するシラン化合物は、1分子で被覆できる面積(被覆面積)が決まっている。このため、単位面積あたりに縮合できるシラン化合物の最大量は被覆面積により上限値が決まってしまう。このような理由から、ケイ素含有量が0.50質量%より多い場合、ケイ素とそれに由来するシラノール基が磁性体の表面に残存し過ぎることになり、結果として水分を吸着しやすい表面になり、疎水化度が低下しやすくなる。
また、そのような磁性体の表面状態制御する上では、本発明の好ましいトナー製造過程を想定して制御する必要がある。
つまり、例えば、スチレンのような重合性単量体中でも表面のシラン化合物の量を維持する必要がある。本発明者が鋭意検討した結果、スチレン洗浄した後の該シラン化合物に由来する残存炭素量が、磁性体を基準として、0.40質量%以上1.20質量%以下であることが好ましい。スチレンで洗浄することで、本発明の好ましい磁性トナー製造方法である懸濁重合法での磁性トナー製造時の磁性体の表面のシラン化合物の付着量を残存炭素量で見積もることができる。
これは一般的にシラン化合物が疎水性を発揮するためには炭化水素基が重要であり、すなわち炭素の量が疎水能力を見積もる上で有効であるためだと本発明者らは考えている。
この付着量が0.40質量%以上であれば、十分な疎水能力が得られやすくなり、疎水化度が向上することで、磁性体のトナー中での分散性を向上でき、誘電損率(ε”)が低下しやすく、カブリを良化しやすくなる。
また、1.2質量%以下であれば、処理剤の被覆性にムラが生じにくく、処理の均一性が向上しやすくなる。そのため、トナー粒子内の磁性体の分散性が向上し、またトナー粒子間での磁性体の存在状態にムラも生じにくくなり、結果として、均一帯電しやすくなる。
本発明の好ましい磁性トナーの製造方法に用いられる処理磁性体は、例えば、以下の方法で製造することができる。
第一鉄塩水溶液に、鉄成分に対して当量または当量以上の水酸化ナトリウムなどのアルカリを加え、水酸化第一鉄を含む水溶液を調製する。調製した水溶液のpHを7.0以上に維持しながら、空気を吹き込み、水溶液を70℃以上に加温しながら、水酸化第一鉄の酸化反応を行い、磁性酸化鉄粒子の芯となる種晶をまず生成する。
次に、種晶を含むスラリー状の液に、前に加えたアルカリの添加量を基準として1当量の硫酸第一鉄を含む水溶液を加える。液のpHを5.0以上10.0以下に維持し、空気を吹き込みながら水酸化第一鉄の反応を進め、種晶を芯にして磁性酸化鉄粒子を成長させる。このとき、任意のpHおよび反応温度および攪拌条件を選択することにより、磁性体の形状および磁気特性をコントロールすることが可能である。酸化反応が進むにつれて液のpHは酸性側に移行していくが、液のpHは5.0未満にしない方が好ましい。酸化反応終了後、ケイ酸ソーダなどのケイ素源を添加し、液のpHを5.0以上8.0以下に調整する。このようにすることで磁性体粒子の表面にケイ素の被覆層が形成される。以上のように得られた磁性体粒子を定法により濾過し、洗浄し、乾燥させることにより磁性体を得ることができる。
磁性体の表面に存在するケイ素原子量は、酸化反応終了後に添加するケイ酸ソーダなどの添加量を調整することにより制御することができる。
次いで、得られた磁性体に上述した疎水化処理を施せばよい。磁性体の表面処理に用いることができるシラン化合物としては、下記一般式(1)で示されるものが好ましい。
SiY (1)
(一般式(1)中、
Rは、アルコキシ基または水酸基を表し、
mは、1以上3以下の整数であり、
Yは、アルキル基またはビニル基を表し(該アルキル基は、置換基として、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アクリル基、メタクリル基などの官能基を有していてもよい。)、
nは、1以上3以下の整数であり、
m+n=4である。)
一般式(1)で示されるシラン化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシランなどが挙げられる。また、これらの加水分解物なども挙げられる。
上記シラン化合物を用いる場合、単独で処理する、あるいは複数の種類を併用して処理することが可能である。複数の種類を併用する場合、それぞれのシラン化合物で個別に処理してもよいし、同時に処理してもよい。これらの中でも、均一に表面被覆が可能であるため疎水性を向上しやすい、イソブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−デシルトリメトキシシランが好ましく用いられる。
本発明では、磁性体以外に他の着色剤を併用してもよい。磁性体と併用する着色剤としては、各種の顔料および染料、カーボンブラック、磁性体などのいずれも用いることができる。
本発明に用いるトナー粒子を粉砕法により製造する場合は、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤などのトナーの成分およびその他の添加剤をヘンシェルミキサー、ボールミルなどの混合機により十分混合する。その後、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練して、上記材料を分散または溶解させ、冷却固化させ、粉砕した後、分級し、必要に応じて表面処理を行って、トナー粒子を得ることができる。分級および表面処理の順序はどちらが先でもよい。分級工程においては、生産効率の観点から、多分割分級機を用いることが好ましい。
粉砕工程は、機械衝撃式、ジェット式などの各種の粉砕装置を用いた方法により、行うことができる。また、本発明に用いる好ましい円形度を有するトナー(トナー粒子)を得るためには、さらに熱をかけて粉砕したり、補助的に機械的衝撃を加える処理を行ったりすることが好ましい。また、微粉砕(必要に応じて、分級)されたトナー粒子を熱水中に分散させる湯浴法や、熱気流中を通過させる方法などを用いてもよい。
機械的衝撃力を加える方法としては、例えば、川崎重工社製のクリプトロンシステムやターボ工業社製のターボミルなどの機械衝撃式粉砕機を用いる方法が挙げられる。また、ホソカワミクロン社製のメカノフージョンシステムなどの装置が採用している方法のように、高速回転する羽根によりトナーをケーシングの内側に遠心力により押しつけ、トナーに機械的衝撃力を加える方法が挙げられる。
本発明に用いるトナー粒子は、上述のように粉砕法によって製造することも可能であるが、この粉砕法で得られるトナー粒子は一般的に不定形のものであり、規制部での流動性が低くなる傾向にある。また、トナー粒子の表面組成を制御しにくいため、例えば、磁性体を用いる場合には、磁性体が表面に露出しやすくなるため、誘電損率(ε”)を制御しにくくなる。そこで、本発明では、分散重合法、会合凝集法、溶解懸濁法、懸濁重合法など、水系媒体中でトナー粒子を製造することが好ましく、それらの中でも、懸濁重合法がより好ましい。
懸濁重合法とは、重合性単量体および着色剤(さらに、必要に応じて、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。その後、この重合性単量体組成物を連続相(例えば、水系媒体(必要に応じて、分散安定剤を含有させてもよい。))中に加える。そして、連続相中(水系媒体中)で重合性単量体組成物の粒子を形成し、該粒子に含有される重合性単量体を重合させる。こうすることによって、トナーを得る方法である。懸濁重合法で得られるトナー(以下「重合トナー」ともいう。)は、個々のトナー粒子の形状がほぼ球形に揃っているため、規制部での流動性が向上しやすく、摩擦帯電しやすくなるため、カブリを良化できるようになる。さらに、こういったトナーは、帯電量の分布も比較的均一となるため、画質の向上が期待できる。
重合トナーの製造に用いる重合性単量体としては、以下のものが挙げられる。
重合性単量体としては、
スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレンなどのスチレン系単量体;
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル酸2−クロルエチル、アクリル酸フェニルなどのアクリル酸エステル類;
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなどのメタクリル酸エステル類;
などが挙げられる。その他、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミドなども挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
上述の重合性単量体の中でも、スチレンまたはスチレン誘導体、を単独でまたは複数種組み合わせて使用することが、トナーの現像特性および耐久性の観点から好ましい。特に、スチレンとアクリル酸n−ブチルとを組み合わせて使用することが、誘電率(ε’)を向上させやすく、誘電損率(ε”)を低下させやすく、吸湿性も低下させやすく、高温高湿環境下でのカブリを良化できるため、より好ましい。
重合性単量体組成物には、極性樹脂を含有させることが好ましい。懸濁重合法では、水系媒体中でトナー粒子を製造するため、極性樹脂を含有させることによって、トナー粒子の表面に極性樹脂の層を形成することができ、コアシェル構造を有する磁性トナー粒子を得ることができる。
コアシェル構造を有していることで、シェルに遮蔽効果を付与できるようになり、例えば、トナー粒子の表面の磁性体の露出を抑制できるようになり、誘電損率(ε”)を低下させやすく、カブリを良化できるため、好ましい。また、シェルにポリエステルを用いる場合は、低酸価のポリエステルを用いることで、トナーの吸湿性を低下できるようになるため、高温高湿環境下でのカブリを良化できるため、好ましい。
さらに、コア設計の自由度が増し、低温オフセット性を向上させやすい。例えば、シェルのガラス転移温度を高くすることで、コアのガラス転移温度を低下できる。また、シェルに遮蔽効果を付与することで、コアの低分子量化やコアに多量の離型剤を含有できるようになり、低温オフセット性を向上させやすい。
シェル用の極性樹脂としては、例えば、
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の単重合体;
スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;
ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ポリエステル共重合体、ポリアクリレート−ポリエステル共重合体、ポリメタクリレート−ポリエステル共重合体、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、テルペン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。これらは単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。また、これらポリマー中に、アミノ基、カルボキシル基、水酸基、スルフォン酸基、グリシジル基、ニトリル基などの官能基を導入してもよい。これらの樹脂の中でも、ポリエステル樹脂が好ましい。
ポリエステル樹脂としては、飽和ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、あるいは、必要に応じて、その両者を選択して使用することが可能である。
本発明に使用されるポリエステル樹脂は、アルコール成分と酸成分から構成される通常のものが使用でき、両成分については以下に例示する。
2価のアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ブテンジオール、オクテンジオール、シクロヘキセンジメタノール、水素化ビスフェノールA、また式(I)で表されるビスフェノール誘導体;
Figure 2015143852
[式中、Rはエチレンまたはプロピレン基であり、x,yはそれぞれ1以上の整数であり、かつ、x+yの平均値は、2以上10以下である。]
あるいは、式(I)の化合物の水添物、また、式(II)で示されるジオール;
Figure 2015143852
あるいは、式(II)の化合物の水添物のジオールが挙げられる。
2価のアルコール成分としては、帯電特性、環境安定性が優れておりその他の電子写真特性においてバランスのとれた上記のビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物が特に好ましい。この化合物の場合には、定着性やトナーの耐久性の点においてアルキレンオキサイドの平均付加モル数は2以上10以下が好ましい。特にアルキレンオキサイドの平均付加モル数が2であることがより好ましい。平均付加モル数が2であれば、アルキレンオキサイドの組成分布が均一になりやすいため、酸成分との反応性が均一化し、ポリエステルの組成を均一化できるようになり、ガラス転移温度を向上させやすい。
2価の酸成分としては、
フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸のようなベンゼンジカルボン酸またはその無水物;
コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸のようなアルキルジカルボン酸またはその無水物、またさらに、炭素数6から18のアルキルまたはアルケニル基で置換されたコハク酸もしくはその無水物;
フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸のような不飽和ジカルボン酸またはその無水物
などが挙げられる。
さらに、3価以上のアルコール成分としては、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタン、ノボラック型フェノール樹脂のオキシアルキレンエーテルを例示することができ、3価以上の酸成分としては、トリメリット酸、ピロメリット酸、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸やその無水物などを例示することができる。
これらの酸成分の中でもテレフタル酸がガラス転移温度を向上させやすいため好ましい。
本発明におけるポリエステル樹脂は全成分中45モル%以上55モル%以下がアルコール成分であり、45モル%以上55モル%以下が酸成分であることが好ましい。
本発明におけるポリエステル樹脂は、スズ系触媒、アンチモン系触媒、チタン系触媒などいずれの触媒を用いて製造することができるが、先述したようにチタン系触媒を用いることが好ましい。
また、シェル用の極性樹脂は、現像性、耐ブロッキング性、耐久性ならびに低温定着性の観点から、数平均分子量が2500以上25000以下であることが好ましい。なお、数平均分子量はGPCにより測定できる。
シェルを構成する樹脂が酸価0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であるポリエステル系樹脂であることが好ましい。
シェル用の極性樹脂は、酸価が0.1mgKOH/g以上であれば、均一なシェルを形成しやすく、トナー粒子の表面の組成を均一化しやすいため、規制部で均一帯電できるようになりカブリを良化しやすい。また、均一なシェルを形成できるため、磁性体の露出を抑制しやすくなるため誘電損率(ε”)を低下させやすく、カブリを良化できる。
また、酸価が5.0mgKOH/g以下であれば、磁性体とシェルとの相互作用が小さく、磁性体の凝集性を抑制しやすい。そのため、トナー粒子内やトナー粒子間での磁性体の分散性を向上しやすくなり、誘電損率(ε”)を低下させやすくなり、現像部での電荷の減衰を抑制しやすくなる。そのため、カブリが良化しやすくなる。また、酸価が5mgKOH/g以下であれば、高温高湿環境下での吸湿性を低下させやすいため、帯電性が向上しやすくなる。
シェルを構成する樹脂のガラス転移点(Tg)は、好ましくは60℃以上、より好ましくは75℃以上である。ガラス転移点(Tg)が60℃以上であることにより、シェルの強度が上がるために、トナー自体の強度が向上するために、長期にわたる耐久現像性が向上する。また、シェルの強度が上がるため、トナーの流動性が向上しやすく、規制部での流動性が向上し、均一帯電しやすくなり、カブリを良化しやすい。
シェルを構成する樹脂のガラス転移点(Tg)は示差走査型熱量計(DSC)を測定することで知ることが可能である。
シェル用の極性樹脂は、結着樹脂100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下含有されることが好ましく、5質量部以上15質量部以下含有されることがより好ましい。2質量部以上であれば、シェルの遮蔽効果が向上するため磁性体の露出を抑制しやすくなるため誘電損率(ε”)を低下させやすく、カブリを良化できるため好ましく、5質量部以上であれば、効果がより顕著になる。20質量部以下であれば、規制部でトナーが摩擦帯電される際にチャージアップしにくくなり、チャージアップによる濃度低下を抑制しやすくなり好ましい。15質量部以下であれば、チャージアップによる濃度低下をより抑制できるようになり好ましい。
本発明に用いるトナーの重合法による製造において使用される重合開始剤としては、重合反応時における半減期が0.5時間以上30.0時間以下であるものが好ましい。また、重合性単量体100質量部に対して0.5質量部以上20.0質量部以下の添加量で用いて重合反応を行うと、トナーに望ましい強度と適当な溶融特性を与えることができる。
具体的な重合開始剤の例としては、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系またはジアゾ系重合開始剤、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシピバレートなどの過酸化物系重合開始剤が挙げられる。
本発明に用いるトナーを重合法により製造する際は、架橋剤を添加してもよく、好ましい添加量としては、重合性単量体100質量部に対して0.01質量部以上5.00質量部以下である。
ここで架橋剤としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有する化合物が用いられ、例えば、
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどのような芳香族ジビニル化合物;
エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレートなどのような二重結合を2個有するカルボン酸エステル;
ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニルスルホンなどのジビニル化合物;
3個以上のビニル基を有する化合物
が単独で、または2種以上の混合物として用いられる。
本発明に用いるトナーを重合法で製造する方法では、必要に応じて、上述のトナー組成物などを加えて、分散機によって均一に溶解または分散させて重合性単量体組成物を得る。分散機としては、ホモジナイザー、ボールミル、超音波分散機などが挙げられる。得られた重合性単量体組成物を、分散安定剤を含有する水系媒体中に懸濁する。このとき、高速攪拌機もしくは超音波分散機のような高速分散機を使用して一気に所望のトナー粒子のサイズとするほうが、得られるトナー粒子の粒径がシャープになる。重合開始剤の添加時期としては、重合性単量体中に他の添加剤を添加するときに同時に加えてもよいし、水系媒体中に懸濁する直前に混合してもよい。また、造粒直後、重合反応を開始する前に重合開始剤を加えることもできる。
造粒後は、通常の攪拌機を用いて、粒子状態が維持されかつ粒子の浮遊・沈降が防止される程度の攪拌を行えば良い。
本発明に用いるトナーを製造する場合には、分散安定剤として各種の界面活性剤や有機分散剤・無機分散剤が使用できる。中でも無機分散剤は、有害な超微粉を生じにくく、その立体障害性により分散安定性を得ているので好ましく使用できる。こうした無機分散剤の例としては、燐酸三カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛、ヒドロキシアパタイトなどの燐酸多価金属塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩、メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの無機塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの無機化合物が挙げられる。
これらの無機分散剤は、重合性単量体100質量部に対して0.2質量部以上20.0質量部以下を用いることが望ましい。また、上記分散安定剤は単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。さらに、界面活性剤を併用してもよい。
上記重合性単量体を重合する工程において、重合温度は40℃以上、一般的には50℃以上90℃以下の温度に設定される。この温度範囲で重合を行うと、内部に封じられるべき離型剤が相分離により析出して内包化がより完全となる。
上記重合性単量体の重合終了後、得られた重合体粒子を、濾過し、洗浄し、乾燥させることによりトナー粒子が得られる。このトナー粒子に、後述するような無機微粒子を必要に応じて混合し、該トナー粒子の表面に付着させることで、トナーを得ることができる。また、製造工程(無機微粒子の混合前)に分級工程を入れ、トナー粒子中に含まれる粗粉や微粉をカットすることも可能である。
また、本発明のトナーには、流動化剤として、個数平均一次粒径が4nm以上80nm以下、より好ましくは6nmから40nmの無機微粒子がトナー粒子に添加(外添)されていることが好ましい。無機微粒子は、トナーの流動性改良およびトナー粒子の帯電均一化のために添加されるが、無機微粒子を疎水化処理するなどの処理によってトナーの帯電量の調整、環境安定性の向上などの機能を付与することも好ましい形態である。
本発明において、無機微粒子の個数平均一次粒径の測定法は、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真を用いて行う。
本発明で用いられる無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、アルミナなどの微粒子が使用できる。シリカ微粒子としては、例えば、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成されたいわゆる乾式法またはヒュームドシリカと称される乾式シリカ、および、水ガラスなどから製造されるいわゆる湿式シリカが挙げられる。
しかしながら、表面およびシリカ微粒子の内部にあるシラノール基が少なく、またNaO、SO 2−などの製造残滓の少ない乾式シリカの方が好ましい。また、乾式シリカにおいては、製造工程において、例えば、塩化アルミニウム、塩化チタンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物とともに用いることによって、シリカと他の金属酸化物の複合微粒子を得ることも可能であり、それらも包含する。
個数平均一次粒径が4nm以上80nm以下の無機微粒子の添加量は、トナー粒子に対して0.1質量%から3.0質量%であることが好ましい。無機微粒子の含有量は、蛍光X線分析を用い、標準試料から作成した検量線を用いて定量できる。
本発明において、無機微粒子は、疎水化処理されたものであることが、トナーの環境安定性を向上させることができるため好ましい。無機微粒子の疎水化処理に用いる処理剤としては、シリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、シリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。また、その他の有機ケイ素化合物、有機チタン化合物などの処理剤などが挙げられる。これらは、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
上記処理剤の中でも、シリコーンオイルにより処理したものが好ましく、無機微粒子をシラン化合物で疎水化処理すると同時にまたは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したものがより好ましい。このような無機微粒子の処理方法としては、例えば、第一段反応として、シラン化合物でシリル化反応を行い、シラノール基を化学結合により消失させた後、第二段反応としてシリコーンオイルにより、表面に疎水性の薄膜を形成することができる。
上記シリコーンオイルは、25℃における粘度が10mm/s以上200,000mm/s以下のもの好ましく、3,000mm/s以上80,000mm/s以下のものがより好ましい。
使用されるシリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどが特に好ましい。
無機微粒子をシリコーンオイルで処理する方法としては、例えば、シラン化合物で処理された無機微粒子とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーなどの混合機を用いて直接混合する方法や、無機微粒子にシリコーンオイルを噴霧する方法が挙げられる。あるいは、適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解または分散させた後、無機微粒子を加えて混合し、溶剤を除去する方法でもよい。無機微粒子の凝集体の生成が比較的少ない点で噴霧する方法がより好ましい。
シリコーンオイルの処理量は、無機微粒子100質量部に対し1質量部から40質量部、好ましくは3質量部から35質量部が好ましく、良好な疎水性が得られやすい。
本発明で用いられる無機微粒子は、トナーに良好な流動性を付与させるために、窒素吸着によるBET法で測定した比表面積が20m/gから350m/g範囲内のものが好ましく、25m/gから300m/gのものがより好ましい。比表面積は、BET法にしたがって、比表面積測定装置オートソーブ1(湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて算出される。
本発明のトナーには、さらに他の添加剤、例えば、
フッ素樹脂粒子、ステアリン酸亜鉛粒子、ポリフッ化ビニリデン粒子のような滑剤粒子;
酸化セリウム粒子、炭化ケイ素粒子、チタン酸ストロンチウム粒子などの研磨剤;
酸化チタン粒子、酸化アルミニウム粒子などの流動性付与剤;
ケーキング防止剤;
逆極性の有機微粒子および無機微粒子
を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの添加剤の表面を疎水化処理して用いることも可能である。
次に、本発明に用いるトナー担持体について説明する。
本発明に用いるトナー担持体は、
基体、
弾性層、および、
ウレタン樹脂を含む表面層、
を有し、
該ウレタン樹脂が、
上記構造式(1)で示される化合物と、
ポリイソシアネートと、
の反応に由来する部分構造を有している。
本発明に係るトナー担持体の一実施形態を図1に示す。
図1に示した導電性ローラー1(トナー担持体)は、円柱状または中空円筒状の導電性の基体2の外周面を被覆するように弾性層3が形成されている。また、表面層4は、弾性層3の外周面を被覆するように形成されている。
〈基体〉
基体2は、導電性ローラー1の電極および支持部材として機能するものであり、
アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼のような金属または合金;
クロム、またはニッケルで鍍金処理を施した鉄;
導電性を有する合成樹脂
などの導電性の材質で構成される。
〈弾性層〉
弾性層3は、導電性ローラー1と静電潜像担持体との当接部において、所定の幅の当接部を形成するために必要な弾性を導電性ローラーに与えるものである。
弾性層3は、ゴム材料により形成されていることが好ましい。
ゴム材料としては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、ウレタンゴムなどが挙げられる。これらは、単独でまたは複数種を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、長期間にわたって他の部材(規制部材(規制ブレード)など)が当接した場合にも、圧縮永久歪みを弾性層に生じさせにくいシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、付加硬化型のシリコーンゴムの硬化物などが挙げられる。さらには、後述する表面層との接着性が優れることから、付加硬化型ジメチルシリコーンゴムの硬化物がより好ましい。
弾性層3中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒のような各種添加剤を必要に応じて含有させてもよい。導電性付与剤としては、
カーボンブラック;
アルミニウム、銅のような導電性金属の微粒子;
酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタンのような導電性金属酸化物の微粒子
などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるので好ましい。
導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材中のゴム100質量部に対して2質量部以上50質量部以下配合される。
非導電性充填剤としては、シリカ、石英粒子、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムなどの粒子が挙げられる。
架橋剤としては、ジ−t−ブチルパ−オキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパ−オキシ)ヘキサンまたはジクミルパーオキサイドが挙げられる。
触媒としては、通常使用される各種の触媒を用いることができる。
〈表面層〉
表面層4は、ウレタン樹脂を主成分とした樹脂層である。ウレタン樹脂は、ポリオールとポリイソシアネートとの反応により得られる。具体的には、以下のようにして合成することができる。
まず、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールのようなポリオール成分とポリイソシアネートとを反応させ、イソシアネート基末端プレポリマーを得る。
次いで、イソシアネート基末端プレポリマーを、構造式(1)の構造を有する化合物と反応させることで、本発明に係るウレタン樹脂を得ることができる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、
1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールのようなジオール成分、トリメチロールプロパンのようなトリオール成分と、
アジピン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸などのジカルボン酸と、
の縮合反応により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
上記以外には、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオールのようなポリオレフィンポリオール、または、これらの水素添加物、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。
これらのポリオール成分は、必要に応じて、あらかじめ、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、1,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)のようなイソシアネートにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。
上記ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールの数平均分子量は、1000以上4000以下であることが好ましい。ポリオールの数平均分子量が1000以上4000以下であれば、分子量に対する水酸基量が多いため、イソシアネートと高い反応性を示し、未反応成分が少なくなるため、高温高湿環境下での帯電性がより良好となる。
これらのポリオール成分、および、構造式(1)で示される化合物と反応させるイソシアネート化合物としては、
エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のような脂肪族ポリイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネートのような脂環式ポリイソシアネート;
2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートのような芳香族イソシアネート
などが挙げられる。また、これらの共重合物やイソシアヌレート体、TMPアダクト体、ビウレット体、そのブロック体を用いることもできる。
これらの中でも、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートのような芳香族イソシアネートが好ましい。
ポリオール成分、および、構造式(1)で示される化合物と反応させるイソシアネート化合物の混合比は、各々の水酸基1.0に対してイソシアネート基の比率が1.0以上2.0以下であることが好ましい。
本発明に用いるトナー担持体の表面層には、構造式(1)で示される化合物が用いられる。これまで述べてきたように、この化合物を用いることにより、トナーに高い帯電性を付与することが可能となり、さらに、現像部でのトナーの電荷損失を抑制しやすくなり、カブリを良化できる。
Figure 2015143852
構造式(1)で示される化合物について詳細に述べると、構造式(1)で示される化合物は、分子中にアミン構造を有する多官能ポリオールまたは末端アミノ化合物を表す。
構造式(1)中のnが1以上4以下の場合、すなわち、反応性の官能基である水酸基またはアミノ基を4個以上7個以下有する構造の場合、ウレタン基またはウレア基による架橋構造が良好に形成され、ミクロ的な硬度が向上する。この結果、静電潜像担持体とトナー担持体が当接する現像部の接触面積を低下できるため、現像部で電界を受ける面積が小さくなり、トナーの電荷損失を抑制しやすくなる。
次に、本発明者らの検討によれば、本効果は、構造式(1)で示される化合物の水酸基またはアミノ基数が4個以上7個以下で奏される。そのため、構造式(1)で示される化合物の末端官能基数は、最低4個あればよく、残りがアルキル基で置換されていても同等の効果が得られる。
構造式(1)中、Rは、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表す。
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
(b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
(c)構造式(2)で示される基、
が、ヒドロキシアルキル基である場合は、炭素数が1以上8以下、Rがアミノアルキル基である場合は、炭素数が2以上8以下であれば、ウレタン基またはウレア基による架橋構造を形成しやすく好ましい。
構造式(2)は、いわゆるエーテルの繰り返し単位を有する末端が水酸基である基を表す。Rが構造式(2)で示される基である場合も、同様の理由で、Rは炭素数が2以上5以下のアルキレン基であり、エーテル繰り返し数であるmは、2以上3以下であることが好ましい。
Figure 2015143852
構造式(1)中、Rは、炭素数2以上4以下のアルキレン基である。Rが炭素数2以上4以下のアルキレン基であれば、トナー担持体の帯電性が向上する。これは、Rが炭素数2以上4以下のアルキレン基であれば、分子として適度な大きさとなるため、イソシアネートと反応する際の分散性が良好なものとなるためであると考えている。
構造式(1)で示される化合物のうち、構造式(3)で示されるものが好ましい。すなわち、構造式(1)中、nが1または2であり、Rが各々独立に炭素数2以上3以下のアルキレン基であり、Rが炭素数2のアルキレン基であることが好ましい。
官能基価が5(5官能)である構造式(3)に由来する部分構造を含むウレタン樹脂は、ウレタン基間の距離が最も好適な範囲になるため、規制部でのトナーの転がり性が良好なものとなり好ましい。
Figure 2015143852
(構造式(3)中、
nは、1または2であり、
は、各々独立に、炭素数2以上3以下のアルキレン基を表し、
は、炭素数2のアルキレン基を表す。)
なお、本発明において、構造式(1)で示される化合物とポリイソシアネートとの反応によって形成されてなる構造は、R
(a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、または、
(c)上記構造式(2)で示される基
である場合、構造式(1)の末端にウレタン基を有する構造となる。
また、R
(b)炭素数1以上8以下のアミノアルキル基
である場合、構造式(1)の末端にウレア基を有する構造となる。
表面層4は導電性を有することが好ましい。導電性の付与方法としては、表面層4へのイオン導電剤や導電性微粒子の添加が挙げられる。これらの中でも、安価であり、抵抗の環境変動が少ない導電性微粒子が好ましく、その中でも、導電性付与性と補強性の観点からカーボンブラックがより好ましい。導電性微粒子が、一次粒子径18nm以上50nm以下、かつ、DBP吸油量が50mL/100g以上160mL/100g以下のカーボンブラックであれば、導電性、硬度、分散性のバランスが良好であり好ましい。導電性微粒子の含有率は、表面層を形成する樹脂成分100質量部に対して10質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
トナー担持体として表面粗度が必要な場合は、表面層4に粗さ制御のための微粒子を添加してもよい。粗さ制御用微粒子としては、体積平均粒径が3μm以上20μm以下であることが好ましい。また、表面層に添加する粒子添加量が、表面層の樹脂固形分100質量部に対して1質量部以上50質量部以下であることが好ましい。粗さ制御用微粒子には、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂などの微粒子を用いることができる。
表面層4の形成方法としては、塗料によるスプレー、浸漬、ロールコートが挙げられる。特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる浸漬塗布方法は、表面層を形成する方法として簡便で生産安定性に優れている。
次に、本発明の現像装置について図面を用いて詳細に説明する。
図2は、本発明の現像装置の一例を示す模式的断面図である。また、図3は、本発明の現像装置が組み込まれた画像形成装置の一例を示す模式的断面図である。
図2または図3において、静電潜像が形成された静電潜像担持体5は、矢印R1方向に回転される。トナー担持体7は矢印R2方向に回転することによって、トナー担持体7と静電潜像担持体5とが対向している現像領域にトナー19を搬送する。また、トナー担持体にはトナー供給部材8が接しており、矢印R3方向に回転することによって、トナー担持体の表面にトナー19を供給している。
静電潜像担持体5の周囲には帯電ローラー6、転写部材(転写ローラー)10、クリーナー容器11、クリーニングブレード12、定着装置13、ピックアップローラー14などが設けられている。静電潜像担持体5は帯電ローラー6によって帯電される。そして、レーザー発生装置(像露光装置)16によりレーザー光(像露光光)を静電潜像担持体5に照射することによって露光(像露光)が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体5上の静電潜像は、現像装置9内のトナー19で現像されてトナー画像を得る。トナー画像は転写材を介して静電潜像担持体5に当接された転写部材(転写ローラー)10により転写材(紙)15上へ転写される。トナー画像の転写材への転写は、中間転写体を介して行われてもよい。トナー画像を載せた転写材(紙)15は定着装置13へ運ばれ転写材(紙)15上に定着される。また、一部静電潜像担持体5上に残されたトナー19はクリーニングブレード12によりかき落とされ、クリーナー容器11に収納される。
本発明の現像装置における帯電工程において、静電潜像担持体と帯電ローラーとが当接部を形成して接触し、帯電ローラーに所定の帯電バイアスを印加して静電潜像担持体の表面を所定の極性・電位に帯電させる接触帯電装置を用いることが好ましい。このように接触帯電を行うことで、安定した均一な帯電を行うことができ、さらに、オゾンの発生を低減することが可能である。また、静電潜像担持体との接触を均一に保ち、均一な帯電を行うために、静電潜像担持体と同方向に回転する帯電ローラーを用いることがより好ましい。
帯電ローラーを用いたときの好ましいプロセス条件として、帯電ローラーの当接圧が4.9N/m以上490.0N/m以下で、直流電圧、または、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する条件が例示できる。
交流電圧のピーク間電圧は、0.5kVpp以上5.0kVpp以下であることが好ましく、交流周波数は、50Hz以上5kHz以下であることが好ましい。直流電圧としては、電圧の絶対値が400V以上1700V以下であることが好ましい。
帯電ローラーの材質としては、弾性体の材料として、
エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ウレタン、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム
などに抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物などの導電性物質を分散したゴム材、また、これらを発泡させたものが挙げられる。また、導電性物質を分散せずに、あるいは導電性物質と併用してイオン導電性の材料を用いて抵抗調整をすることも可能である。
また、帯電ローラーに用いられる芯金としては、アルミニウム、SUSなどが挙げられる。帯電ローラーは、被帯電体としての静電潜像担持体に対して所定の押圧力で圧接させて配設し、帯電ローラーと静電潜像担持体の当接部である帯電当接部を形成させる。
次に、本発明において好ましく利用される接触転写工程について、具体的に説明する。
接触転写工程とは、静電潜像担持体が記録媒体を介してトナーと逆極性の電圧が印加された転写部材と当接しながらトナー像を記録媒体に静電転写するものである。転写部材の当接圧力としては線圧2.9N/m以上であることが好ましく、より好ましくは19.6N/m以上である。当接圧力としての線圧が2.9N/m以上であれば、記録媒体の搬送ずれや転写不良の発生が起こりにくくなる。
本発明において、規制部材がトナーを介してトナー担持体に当接することによってトナー担持体上のトナー層厚を規制することが好ましい。このようにすることでカブリの抑制された高画質を得ることができる。トナー担持体に当接する規制部材としては、規制ブレードが一般的であり、本発明においても好適に使用できる。
上記規制ブレードとしては、
シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBRのようなゴム弾性体;
ポリエチレンテレフタレートのような合成樹脂弾性体;
リン青銅板、SUS板などの金属弾性体
が使用でき、さらに、それらの複合体であってもよい。さらに、ゴム、合成樹脂、金属弾性体のような弾性支持体に、トナーの帯電性をコントロールする目的で、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属のような帯電コントロール物質をトナー担持体当接部分に当たるようにつけたものを用いてもよい。これらの中でも、金属弾性体に樹脂、ゴムをトナー担持体との当接部に当たるように貼り合わせるものが好ましい。
金属弾性体に貼り合わせる部材の材質としては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂のような正極性に帯電しやすいものが好ましい。
上記規制ブレード上辺部側である基部は現像装置側に固定保持され、下辺部側をブレードの弾性力に抗してトナー担持体の順方向あるいは逆方向にたわめ状態にしてトナー担持体の表面に適度の弾性押圧力をもって当接させる。
規制ブレードとトナー担持体との当接圧力は、トナー担持体の母線方向の線圧として、1.30N/m以上245.0N/m以下であることが好ましく、4.9N/m以上118.0N/m以下であることがより好ましい。当接圧力が1.30N/m以上であれば、トナーの塗布がより均一に行うことができ、カブリや飛散がより生じにくくなる。当接圧力が245.0N/m以下であれば、トナーに大きな圧力がかかりにくくなり、トナーの劣化が起こりにくくなる。
トナー担持体上のトナー層の量は、2.0g/m以上15.0g/m以下であることが好ましく、3.0g/m以上14.0g/m以下であることがより好ましい。
トナー担持体上のトナー(トナー層)の量は、2.0g/m以上であれば、十分な画像濃度が得られやすい。トナー担持体上のトナーの量が15.0g/m以下であれば、均一帯電性が得られやすいことから、カブリをより抑制することができる。
なお、本発明において、トナー担持体上のトナーの量は、トナー担持体の表面粗さ(Ra)、規制ブレードの自由長、規制ブレードの当接圧などを変えることにより変えることができる。
トナー担持体上のトナーの量の測定方法は、まず、外径が6.5mmの吸い口に円筒濾紙を装着する。これを掃除機に取り付け、吸引しながらトナー担持体上のトナーを吸い取り、吸い取ったトナーの量(g)を吸い取った面積(m)で割った値をもってトナーの量とする。
本発明において、トナーを担持するトナー担持体の外径は、8.0mm以上14.0mm以下であることが好ましい。現像装置のコンパクト化という観点からは、トナー担持体の外径は小さいほど良いが、良好な現像性およびカブリの抑制の観点からは、外径は大きいほど良い。
本発明に用いるトナー担持体の表面粗さは、JIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaで、0.3μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以上4.5μm以下であることがより好ましい。
Raが0.3μm以上5.0μm以下であれば、トナーの搬送量が十分に得られるうえ、トナー担持体上のトナー量を規制しやすくなり、規制不良が生じにくくなるとともに、トナーの帯電量が均一になりやすい。
トナー担持体の表面のJIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaの測定は、小坂研究所製サーフコーダーSE−3500を用いて行う。測定条件としてはカットオフ0.8mm、評価長さ4mm、送り速度0.5mm/sとし、9点(軸方向に等間隔に取った3点の各点について周方向に3点)について測定し、その平均値をとった。
本発明におけるトナー担持体の表面粗さを上記範囲にするには、例えば、トナー担持体の表面層の研磨状態を変える、あるいは、球状炭素粒子、カーボン微粒子、グラファイト、樹脂微粒子などを表面層に含有させる方法が挙げられる。
本発明において、現像工程は、トナー担持体に現像バイアスを印加し、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを転移させてトナー像を形成する工程であることが好ましい。現像バイアスは、直流電圧でもよいし、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧でもよい。
交流電圧の波形としては、例えば、正弦波、矩形波、三角波などが挙げられる。また、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成されたパルス波を用いることもできる。このように交流電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
本発明において、トナー供給部材を用いず、磁性によりトナーを搬送する方式を用いた場合、トナー担持体の内部にマグネットを配置することが好ましい(図4の符号21)。この場合、トナー担持体は、内部に多極を有する固定されたマグネットを有していることが好ましく、3極以上10極以下の磁極を有することが好ましい。
次に、本発明に用いるトナーに係る各物性の測定方法に関して記載する。
〈トナーの誘電率(ε’)および誘電損率(ε”)〉
本発明に係わるトナーの誘電特性は以下の方法で測定する。
4284AプレシジョンLCRメーター(ヒューレット・パッカード社製)を用いて、1kHzおよび1MHzの周波数で校正後、周波数100kHzにおける複素誘電率の測定値から誘電率(ε’)および誘電損率(ε”)を算出する。トナーを1.0g秤量し、19600kPa(200kg/cm)の荷重を2分間かけて、直径25mm,厚さ1mm以下(好ましくは0.5mm以上0.9mm以下)の円盤状の測定試料に成型する。この測定試料を直径25mmの誘電率測定治具(電極)を装着したARES(レオメトリック・サイエンティフィック・エフ・イー社製)に装着し、温度80℃まで加熱して溶融固定する。その後、温度25℃まで冷却し、0.49N(50g)の荷重をかけた状態で100kHzの周波数一定として、毎分2℃の昇温速度で15秒ごとに測定値を取り込みながら、150℃まで加熱することにより測定値を得る。温度30℃時点のトナーの誘電率(ε’)および誘電損率(ε”)を算出する。
〈トナーの水分吸着量〉
本発明におけるトナーの水分吸着量は、吸着平衡測定装置(JTトーシ社製「EAM−02」)によって測定したものである。これは、対象とする気体(本発明の場合は水)のみが存在する条件下で固−気平衡に到達させ、このときの固体質量と蒸気圧を測定する装置である。
実際の吸着・脱着等温線の測定は、以下に示す乾物質量の測定、水中の溶存空気の脱気から、吸着・脱着等温線の測定まで、すべてコンピューターによって自動的に行われる。測定の概略は、JTトーシ社発行の操作マニュアルに記載されており、以下のとおりである。なお、本発明においては、溶媒液として水を用いる。
まず、吸着管内の試料容器にトナーを約5g充填した後、恒温槽温度、試料部温度を30℃に設定する。その後、空気弁V1(主バルブ)、V2(排気バルブ)を開き、真空排気部を作動させ、真空容器内を0.01mmHg程度に真空引きすることにより、試料の乾燥を行う。試料の質量変化がなくなった時点の質量を「乾物質量」とする。
溶媒液としての水中には、空気が溶解しているため、脱気を行う必要がある。
まず、水を液だめに入れ、真空排気部を作動させ、空気弁V2、V3(液だめバルブ)を交互に開閉し、溶存している空気を除去する。この操作を数回繰り返し、水中に気泡が見られなくなった時点で脱気終了とする。
乾物質量の測定、水中の溶存空気の脱気に続いて、真空容器内を真空下に保持したまま空気弁V1およびV2を閉じ、空気弁V3を開くことによって、液だめから水蒸気を導入し、空気弁を閉める。次いで、空気弁V1を開くことによって、溶媒蒸気を真空容器内に導入し、その圧力を圧力センサーにより測定する。真空容器内の圧力が設定圧力に達しない場合は、上記操作を繰り返すことにより、真空容器内の圧力を設定圧力にする。平衡に達すると、真空容器内の圧力と質量が一定になるので、そのときの圧力と温度、および、試料質量を平衡データとして測定する。
以上のように操作して、水蒸気の圧力を変更することにより、吸着・脱着等温線を測定することができる。実際の測定においては、あらかじめ、吸着量を測定する相対蒸気圧を設定する。設定圧として、例えば、5%、10%、30%、50%、70%、80%、90%、95%とした場合、本発明における「吸着過程」とは、5%から順に水分吸着量を測定し、等温線を測定していく過程である。また、「脱離過程」とは、吸着過程に引き続き行う、吸着過程とは逆に、95%から相対蒸気圧を下げていきながら、水分吸着量を測定していく過程である。
本装置では、圧力の設定は、相対蒸気圧(%RH)で行い、吸着・脱着等温線は、吸着量と相対蒸気圧で表示される。
〈トナーの平均粒径および粒度分布〉
トナーの重量平均粒径(D4)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は、実効測定チャンネル数25000チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解させて濃度が1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行った。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下のとおりである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに上記電解水溶液200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの攪拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに上記電解水溶液30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散機「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散機の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2mL添加する。
(4)上記(2)のビーカーを上記超音波分散機のビーカー固定穴にセットし、超音波分散機を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)上記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー10mgを少量ずつ上記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となるように調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した上記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した上記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の上記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。
〈トナー粒子の平均円形度の測定方法〉
トナー粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)によって、校正作業時の測定および解析条件で測定する。
具体的な測定方法は、以下のとおりである。
まず、ガラス製の容器中に、あらかじめ不純固形物などを除去したイオン交換水20mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.2mL加える。さらに、測定試料を0.02g加え、超音波分散機を用いて2分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が10℃以上40℃以下となるように冷却する。超音波分散機としては、発振周波数50kHz、電気的出力150Wの卓上型の超音波洗浄器分散機(例えば、「VS−150」(ヴェルヴォクリーア社製))を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に上記コンタミノンNを2mL添加する。
測定には、対物レンズとして「UPlanApro」(倍率10倍、開口数0.40)を搭載した上記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液にはパーティクルシース「PSE−900A」(シスメックス社製)を使用する。上記手順に従い調整した分散液を上記フロー式粒子像分析装置に導入し、HPF測定モードで、トータルカウントモードにて3000個のトナー粒子を計測する。そして、粒子解析時の2値化閾値を85%とし、解析粒子径を円相当径1.985μm以上39.69μm未満に限定し、トナー粒子の平均円形度を求める。
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子(例えば、Duke Scientific社製の「RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A」をイオン交換水で希釈)を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から2時間ごとに焦点調整を実施することが好ましい。
なお、本発明においては、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像測定装置を使用する。解析粒子径を円相当径1.985μm以上39.69μm未満に限定した以外は、校正証明を受けたときの測定および解析条件で測定を行う。
フロー式粒子像測定装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローセルに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512画素の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長Lなどが計測される。
次に、上記面積Sと周囲長Lを用いて円相当径と円形度を求める。円相当径とは、粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことであり、円形度は、円相当径から求めた円の周囲長を粒子投影像の周囲長で割った値として定義され、次式で算出される。
円形度=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形のときに円形度は1.000になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200以上1.000以下の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
〈ポリエステル樹脂の酸価の測定方法〉
ポリエステル樹脂の酸価はJIS K1557−1970に準じて測定される。具体的な測定方法を以下に示す。
試料の粉砕品を2.0g精秤する(W(g))。200mLの三角フラスコに試料を入れ、トルエン/エタノール(2:1)の混合溶液100mLを加え、5時間溶解させる。指示薬としてフェノールフタレイン溶液を加える。0.1規定のKOHとアルコール溶液を用いて上記溶液をビュレットを用いて滴定する。このときのKOH溶液の量をS(mL)とする。ブランクテストをし、このときのKOH溶液の量をB(mL)とする。
次式により酸価を計算する。
酸価=〔(S−B)×f×5.61〕/W
(f:KOH溶液のファクター)
〈処理磁性体に含有されるシラン化合物のスチレンによる溶出する成分量測定方法〉
50mL容量のガラス製バイアルに、スチレン20gおよび処理磁性体1.0gを仕込み、ガラス製バイアルをいわき産業社製「KM Shaker」(model: V.SX)にセットする。speedを50に設定して1時間振とうして、処理磁性体中の処理剤をスチレンに溶出させる。その後、処理磁性体とスチレンを分離し、真空乾燥機にて十分に乾燥する。
乾燥した処理磁性体およびスチレンによる溶出を行う前の処理磁性体について、HORIBA製炭素・硫黄分析装置 EMIA−320Vにて単位重量あたりの炭素量を測定する。スチレン溶出前後の炭素量値を用いて、処理磁性体に含有されるシラン化合物のスチレンへの溶出率を算出する。なお、EMIA−320V測定時のサンプル仕込み量は0.20gとし、助燃剤としてはタングステンとスズを用いる。
〈鉄原子溶解率および、ケイ素量の測定方法〉
本発明において、磁性体の鉄原子の溶解率および鉄原子溶解率に対する鉄以外の金属元素の含有量は、次のような方法によって求めることができる。
具体的には、5リットルのビーカーに3リットルの脱イオン水を入れ50℃になるようにウォーターバスで加温する。これに磁性体25gを加え攪拌する。次いで、特級塩酸を加え、3mol/Lの塩酸水溶液とし、磁性体を溶解させる。溶解開始から、すべて溶解して透明になるまでの間に十数回サンプリングし、目開き0.1μmのメンブランフィルターで濾過し、濾液を採取する。濾液をプラズマ発光分光(ICP)によって、鉄原子および鉄原子以外の金属元素の定量を行い、次式によって、各サンプルの鉄原子溶解率を求める。
鉄原子溶解率=(サンプル中の鉄原子濃度/完全に溶解したときの鉄原子濃度)×100
また、各サンプルのケイ素の含有量を求め、上記の測定により得られた鉄原子溶解率と、そのときに検出された元素の含有率の関係から、鉄原子溶解率が5%までに存在するケイ素の含有量を求める。
以下、本発明を製造例および実施例によりさらに具体的に説明するが、これらは本発明をなんら限定するものではない。なお、以下の配合における部数はすべて質量部を示す。
(基体2の用意)
基体2として、SUS304製の直径6mmの芯金にプライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布し、焼き付けしたものを用意した。
(弾性ローラーの作製)
上記のように用意した基体2を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料(商品名、SE6724A/B;東レ・ダウコーニング社製)100質量部、
・カーボンブラック(商品名、トーカブラック#4300;東海カーボン社製)15質量部、
・耐熱性付与剤としてのシリカ粒子 0.2質量部、
・白金触媒 0.1質量部。
下記表1に記載した材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度150℃で15分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体を金型から脱型した後、当該基体を、さらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、基体2の外周面を被覆するように直径12mmのシリコーンゴム弾性層が形成された弾性ローラーD−1を作製した。
(表面層4の調製)
以下に本発明のポリウレタン表面層を得るための合成例を示す。
(イソシアネート基末端プレポリマーA−1の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でトリレンジイソシアネート(TDI)(商品名:コスモネートT80;三井化学社製)17.7質量部に対し、ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:エクセノール4030;旭硝子社製)100.0gを反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量3.8重量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−1を得た。
(イソシアネート基末端プレポリマーA−2の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR、日本ポリウレタン工業社製)33.8質量部に対し、ブチレンアジペート系ポリオール(商品名:ニッポラン4010;日本ポリウレタン工業社製)を100.0g反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量4.3重量%のイソシアネート基末端プレポリマーA−2を得た。
(アミノ化合物(構造式(1)で示される化合物)の合成)
(アミノ化合物B−1の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらエチレンジアミン100.0質量部(1.67mol)、純水100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、プロピレンオキシド425.3質量部(7.35mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱して水を留去し、アミノ化合物B−1 426gを得た。
(アミノ化合物B−2の合成)
プロピレンオキシドの配合量、および、反応時間を下記表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−1の合成例と同様にして、アミノ化合物B−2を得た。
Figure 2015143852
(アミノ化合物B−3の合成)
攪拌装置、温度計、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらジエチレントリアミン100.0質量部(0.97mol)およびエタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を60℃以下に保持しつつ、エチレンオキシド235.0質量部(5.34mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−3 276gを得た。
(アミノ化合物B−4の合成)
エチレンオキシドを2−メチル−テトラヒドロフランに変更し、配合量および反応時間を表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−3の合成例と同様にして、アミノ化合物B−4を得た。
(アミノ化合物B−5の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらテトラエチレンペンタミン100.0質量部(0.53mol)、エタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、8−ブロモ−1−オクタノール851.5質量部(4.08mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1.5時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−5 1288gを得た。
(アミノ化合物 B−6の合成)
攪拌装置、温度計、還流管、滴下装置および温度調整装置を取り付けた反応容器中で、攪拌しながらブチレンジアミン100.0質量部(1.14mol)およびエタノール100質量部を40℃まで加温した。次に、反応温度を40℃以下に保持しつつ、エチレンイミン215.0質量部(5.02mol)を30分かけて徐々に滴下した。さらに1時間攪拌して反応を行い、反応混合物を得た。得られた反応混合物を減圧下加熱してエタノールを留去し、アミノ化合物B−6 216gを得た。
(アミノ化合物B−7の合成)
エチレンイミンを8−ブロモ−1−アミノオクタンに変更し、配合量を表1に記載のとおり変更した以外は、アミノ化合物B−6の合成例と同様にして、アミノ化合物B−7を得た。
得られたアミノ化合物の構造を表2に示す。表中、nは構造式(1)のアミノ構造単位の繰り返し数を表し、mはRが構造式(2)である場合のエーテル繰り返し数を表す。また、表中の基数は、アミノ化合物が1分子内に有する末端水酸基または末端アミノ基の数を表す。
Figure 2015143852
Figure 2015143852
Figure 2015143852
〈トナー担持体1の作製〉
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−1 617.9質量部に対し、
アミノ化合物B−1 34.2質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.4質量部、
を攪拌し、混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下「MEK」ともいう。)を加えた後、サンドミルにて混合した。次いで、さらに、MEKで粘度を10cps以上13cps以下に調整して表面層形成用塗料を調製した。
先に作製した弾性ローラーD−1を、表面層形成用塗料に浸漬して、弾性ローラーD−1の弾性層の表面に当該塗料の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに、温度150℃にて1時間加熱処理することで弾性層外周に膜厚15μmの表面層を設け、トナー担持体1を作製した。
〈トナー担持体2〜7の作製〉
表面層4の材料として、下記表3の材料を用いた以外は、トナー担持体1の作製と同様に表面層形成用塗料を調製した。そして、各塗料を弾性ローラーD−1に対して、トナー担持体1の作製と同様にして塗布、乾燥および加熱を行ってトナー担持体2〜7を作製した。
Figure 2015143852
〈トナー担持体8の作製〉
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−2 632.8質量部に対し、ペンタエリスリトール 19.5質量部、カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.5質量部、を攪拌し、混合した。
以降は、トナー担持体1の作製に係る表面層形成用塗料の調製方法と同様にしてトナー担持体8に係る表面層形成用塗料を調製した。この表面層形成用塗料をトナー担持体1の作製と同様にして弾性ローラーD−1のシリコーンゴム弾性層の表面に塗布し、乾燥させて表面層を形成し、トナー担持体8を作製した。
〈トナー担持体9の作製〉
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−2 351.6質量部に対し、
ポリプロピレングリコール系ポリオール(商品名:エクセノール230;旭硝子社製)230 300.5質量部、
カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、
ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.5質量部、
を攪拌し、混合した。
以降は、トナー担持体1の作製に係る表面層形成用塗料の調製方法と同様にしてトナー担持体9に係る表面層形成用塗料を調製した。この表面層形成用塗料をトナー担持体1の作製と同様にして弾性ローラーD−1のシリコーンゴム弾性層の表面に塗布し、乾燥させて表面層を形成し、トナー担持体9を作製した。
〈ポリエステル樹脂1の製造〉
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、下記成分を入れ、230℃で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させた。
ビスフェノールA EO 2モル付加物 350部
ビスフェノールA PO 2モル付加物 326部
テレフタル酸 250部
チタン含有触媒 2部
次いで5から20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が0.1以下になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸15質量部を加え、常圧密閉下2時間反応後取り出し、室温まで冷却後、粉砕してポリエステル樹脂1を得た。得られた樹脂の酸価は1.0であった。得られた樹脂の物性を表4にまとめる。
〈ポリエステル樹脂2の製造〉
ポリエステル樹脂1の製造において、無水トリメリット酸を添加しなかったこと以外はポリエステル樹脂1の製造と同様にしてポリエステル樹脂2を得た。得られた樹脂の酸価は0.1であった。得られた樹脂の物性を表4にまとめる。
〈ポリエステル樹脂3および4の製造〉
ポリエステル樹脂1の製造において、無水トリメリット酸の添加量を変更した以外はポリエステル樹脂1の製造と同様にしてポリエステル樹脂3および4を得た。得られた樹脂の物性を表4にまとめる。
Figure 2015143852
〈磁性酸化鉄1の製造〉
Fe2+を2.0mol/L含有する硫酸鉄第一水溶液50リットルに、4.0mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液55リットルを混合攪拌し、水酸化第一鉄コロイドを含む第一鉄塩水溶液を得た。この水溶液を85℃に保ち、20L/minで空気を吹き込みながら酸化反応を行い、コアを含むスラリーを得た。
得られたスラリーをフィルタープレスにて濾過・洗浄した後、コアを水中に再度分散させ、リスラリーした。このリスラリー液に、コア100部あたりケイ素換算で0.20質量%となるケイ酸ソーダを添加し、スラリー液のpHを6.0に調整し、攪拌することでケイ素リッチな表面を有する磁性酸化鉄粒子を得た。得られたスラリーをフィルタープレスにて濾過し、洗浄し、さらにイオン交換水にてリスラリーを行った。このリスラリー液(固形分50g/L)に500g(磁性酸化鉄に対して10質量%)のイオン交換樹脂SK110(三菱化学製)を投入し、2時間攪拌してイオン交換を行った。その後、イオン交換樹脂をメッシュで濾過して除去し、フィルタープレスにて濾過・洗浄し、乾燥・解砕して個数平均粒径が0.23μmの磁性酸化鉄1を得た。
〈磁性酸化鉄2の製造〉
磁性酸化鉄1の製造において、コア100部あたりケイ素換算で0.50質量%となるケイ酸ソーダを添加した以外は同様にして磁性酸化鉄2を得た。個数平均粒径が0.23μmの磁性酸化鉄2を得た。
〈磁性酸化鉄3の製造〉
磁性酸化鉄1の製造において、コア100部あたりケイ素換算で0.60質量%となるケイ酸ソーダを添加した以外は同様にして磁性酸化鉄3を得た。個数平均粒径が0.23μmの磁性酸化鉄3を得た。
〈磁性酸化鉄4の製造〉
磁性酸化鉄1の製造において、コア100部あたりケイ素換算で0.05質量%となるケイ酸ソーダを添加した以外は同様にして磁性酸化鉄4を得た。個数平均粒径が0.23μmの磁性酸化鉄4を得た。
〈磁性酸化鉄5の製造〉
磁性酸化鉄1の製造において、コア100部あたりケイ素換算で0.02質量%となるケイ酸ソーダを添加した以外は同様にして磁性酸化鉄5を得た。個数平均粒径が0.23μmの磁性酸化鉄5を得た。
〈シラン化合物1の製造〉
iso−ブチルトリメトキシシラン30部をイオン交換水70部に攪拌しながら滴下した。その後、この水溶液をpH5.5、温度60℃に保持し、ディスパー翼を用いて、周速0.46m/sで120分間分散させて加水分解を行った。その後、水溶液のpHを7.0とし、10℃に冷却して加水分解反応を停止させた。こうして加水分解率が99%、のシラン化合物1を含有する水溶液を得た。得られたシラン化合物の物性を表5にまとめる。
〈シラン化合物2〜4の製造〉
シラン化合物2〜4については、シラン化合物1の製造例からシラン化合物の種類、pH、温度、時間を表5のように変更した以外は同様にして、シラン化合物2〜4を得た。得られたシラン化合物の物性を表5にまとめる。
Figure 2015143852
〈磁性体1の製造〉
磁性酸化鉄1の100部をハイスピードミキサー(深江パウテック社製 LFS−2型)に入れ、回転数2000rpmで攪拌しながら、シラン化合物1を含有する水溶液7.0部を2分間かけて滴下した。その後5分間混合・攪拌した。次いで、シラン化合物の固着性を高めるために、50℃で2時間乾燥し、水分を減少させた後に、混合物を110℃で4時間乾燥し、シラン化合物の縮合反応を進行させた。その後、解砕し、目開き100μmの篩を通して磁性体1を得た。磁性体1の物性を表6に示す。
〈磁性体2〜10の製造〉
処理磁性体1の製造において、磁性酸化鉄、シラン化合物およびその添加量を表2に記載したように変更すること以外は同様にして、磁性体2〜10を得た。得られた磁性体の物性を表6に示す。
Figure 2015143852
〈トナー粒子1の製造〉
イオン交換水720質量部に0.1M−NaPO水溶液450質量部を投入して60℃に加温した後、1.0M−CaCl水溶液67.7質量部を添加して、分散剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン 78.0質量部
・n−ブチルアクリレート 22.0質量部
・ジビニルベンゼン 0.48質量部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製) 1.5質量部
・磁性体1 70.0質量部
・ポリエステル樹脂1 10.0質量部
(ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物とテレフタル酸との縮合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂 Mn=5000、酸価=6mgKOH/g、Tg=68℃)
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合して単量体組成物を得た。この単量体組成物を60℃に加温し、そこにパラフィンワックス(融点72℃)を10質量部添加混合し、溶解した後に重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)4.5質量部を溶解した。
上記水系媒体中に上記単量体組成物を投入し、60℃、N雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間攪拌し、造粒した。その後パドル攪拌翼で攪拌しつつ70℃で5時間反応させた。反応終了後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えて洗浄した後に濾過・乾燥してトナー粒子1を得た。トナー粒子1の製造条件を表7に示す。
〈トナー粒子2〜27の製造〉
トナー粒子1の製造において、ポリエステル樹脂およびその添加量、磁性体およびその添加量を表7に記載したように変更すること以外は同様にして、磁性体2〜10を得た。トナー粒子2〜27の製造条件を表7に示す。
Figure 2015143852
〈トナー1の製造〉
トナー粒子1を100部と、一次粒径12nmのシリカにヘキサメチルジシラザンで処理をした後シリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積値が120m/gの疎水性シリカ微粒子1.2部を、ヘンシェルミキサー(三井三池化工機(株))を用い混合し、トナー1を調製した。トナー1の物性を表8に示す。
〈トナー2〜27の製造〉
トナー1の製造において、表8に示すようにトナー粒子を変更し、トナー2〜27を得た。トナー2〜27の物性を表8に示す。
Figure 2015143852
〈実施例1〉
(画像形成装置)
キヤノン製プリンターLBP7700Cを改造して画像出力評価に用いた。改造点としては、現像装置のトナー供給部材を図2に示すように、トナー担持体と逆回転するようにするとともに、トナー供給部材への電圧印加をオフにした。なお、トナー担持体と静電潜像担持体の当接部の幅が1.1mmとなるように当接圧を調整した。このようにすることで、規制不良を厳しく評価することが可能となる。また、規制部材(ブレード)への電圧印加もオフとし、高温高湿環境下でのカブリを厳しく評価するように改造を施した。さらにトナー担持体への印加電圧を製品条件と製品条件より200V高くできるように改造し、カブリ評価時には、製品条件より200V高い条件の2水準の評価を行った。(例えば、製品のトナー担持体への印加電圧が−600Vであるとき、製品条件より200V高い条件は、−400Vである。)
このように改造した現像装置にトナー1を100g充填し、トナー担持体2を用いて現像装置を作製した。作製した現像装置をブラックステーションにセットし、高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)にて2000枚の画像出力を行った。なお、画像としては印字率が3%となるような横線を用い、連続通紙にて画像出力試験を行った。
その結果、高温高湿環境下でカブリの無い、良好な画像を得ることができた。評価結果を表6に示す。
本発明の実施例、参考例および比較例で行った各評価の評価方法とその判断基準について以下に述べる。
〈画像濃度〉
画像濃度はベタ画像部を形成し、このベタ画像の濃度をマクベス反射濃度計(マクベス社製)にて測定した。
A:画像濃度1.40以上
B:画像濃度1.35以上1.39以下
C:画像濃度1.30以上1.34以下
D:画像濃度1.29以下
〈ドラム上カブリ〉
1枚目と2000枚後に、トナー担持体への印加電圧を製品条件と製品条件より200V高い条件の2水準でカブリ評価を行った。カブリ評価は、ベタ白画像中の転写前ドラム上をマイラーテープでテーピングし、紙上にマイラーテープを貼ったものの反射率から、未使用の紙上に貼ったマイラーテープ部分の反射率を差し引いて算出した。ドラムとは、静電潜像担持体(電子写真感光体)である。
カブリ(反射率)(%)=標準紙上の反射率(%)−サンプル非画像部の反射率(%)カブリの測定は、東京電色社製のREFLECTMETER MODEL TC−6DSを使用して測定した。フィルターは、グリーンフィルターを用いた。
A:5.0%以下
B:5.1%以上10.0%以下
C:10.1%以上20.0%以下
D:20.1%以上
〈実施例2〜29〉
トナーとトナー担持体を表9に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で耐久試験前後で高温高湿環境下でカブリの無い、良好な画像が得られた。評価結果を表9に示す。
〈参考例1〜4〉
トナーとトナー担持体を表9に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で耐久試験前後で高温高湿環境下でカブリ、画像ともに、いずれも実用的には問題の無い結果が得られた。評価結果を表9に示す。
〈比較例1および2〉
トナーとトナー担持体を表9に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例1と同様に画像出力評価を行った。その結果、いずれの現像装置も高温高湿環境下でのカブリが悪化傾向であった。評価結果を表9に示す。
Figure 2015143852
〈トナー担持体10の作製〉
(基体の用意)
基体2として、外径10mmφ(直径)で算術平均粗さRa0.2μmの研削加工したアルミニウム製円筒管にプライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布、焼き付けした。
(弾性ローラーの作製)
上記で用意した基体を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料(商品名、SE6724A/B;東レ・ダウコーニング社製)100質量部
・カーボンブラック(商品名、トーカブラック#4300;東海カーボン社製)15質量部
・耐熱性付与剤としてのシリカ粒子 0.2質量部、
・白金触媒 0.1質量部。
続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度150℃で15分間加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された基体を金型から脱型した後、当該基体を、さらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、基体1の外周に膜厚0.5mm、直径11mmのシリコーンゴム弾性層が形成された弾性ローラーD−2を作製した。
(表面層の作製)
表面層4の材料として、イソシアネート基末端プレポリマーA−1 617.9質量部に対し、アミノ化合物B−1 34.2質量部、カーボンブラック(商品名、MA230;三菱化学社製)117.4質量部、および、ウレタン樹脂微粒子(商品名、アートパールC−400;根上工業社製)130.4質量部、を攪拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにMEKを加え表面層形成用塗料を調製した。
次に、先に作製した弾性ローラーD−2のゴムの無い部分をマスキングして垂直に立て、1500rpmで回転させ、スプレーガンを30mm/sで下降させながら上記塗料を塗布した。続いて、熱風乾燥炉中で温度180℃、20分間加熱して塗布層を硬化・乾燥することで弾性層外周に膜厚8μmの表面層を設けトナー担持体10を作製した。
〈トナー担持体11〜16の作製〉
表面層4の材料として、下記表10の材料を用いた以外はトナー担持体10の作製と同様に表面層形成用塗料を調製した。そして、各塗料を弾性ローラーD−2に対して、トナー担持体10の作製と同様にして塗布、乾燥および加熱を行ってトナー担持体11〜16を作製した。
Figure 2015143852
〈実施例30〉
キヤノン製プリンターLBP3100用を改造して画像出力評価に用いた。改造点としては、図4に示すようにトナー担持体7が静電潜像担持体に当接するように改造した。なお、トナー担持体と静電潜像担持体の当接部の幅が1.0mmとなるように当接圧を調整した。さらにトナー担持体への印加電圧を製品条件と製品条件より200V高くできるように改造し、カブリ評価時には、製品条件と製品条件より200V高い条件の2水準の評価を行った。(例えば、製品のトナー担持体への印加電圧が−600Vであるとき、製品条件より200V高い条件は、−400Vである。)
トナー供給部材が無いことからトナーの帯電量が低くなるため、高温高湿環境下でのカブリが厳しい条件である。
このように改造した現像装置にトナー1を100g充填し、トナー担持体2を用いて現像装置を作製した。作製した現像装置を用い、高温高湿環境下(32.5℃/80%RH)にて2000枚の画像出力を行った。なお、画像としては印字率が3%となるような横線を用い、連続通紙にて画像出力試験を行った。
その結果、高温高湿環境下でカブリの無い、良好な画像を得ることができた。評価結果を表11に示す。
〈実施例31〜36〉
トナーとトナー担持体を表11に示したような組み合わせで現像装置を作製し、各現像装置を実施例30と同様に画像出力評価を行った。その結果、すべての現像装置で耐久試験前後で高温高湿環境下でカブリの無い、良好な画像が得られた。評価結果を表11に示す。
Figure 2015143852
1 トナー担持体
2 基体
3 弾性層
4 表面層
5 静電潜像担持体(感光体)
6 帯電ローラー
7 トナー担持体
8 トナー供給部材
9 現像装置
10 転写部材(転写ローラー)
11 クリーナー容器
12 クリーニングブレード
13 定着装置
14 ピックアップローラー
15 転写材(紙)
16 レーザー発生装置
17 トナー規制部材
18 金属板
19 トナー
20 攪拌部材
21 マグネット

Claims (20)

  1. 静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置において、
    該現像装置が、
    該静電潜像を現像するためのトナー、
    該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
    該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
    を有し、
    該トナーが、
    結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子、および、
    該トナー粒子の表面に存在する無機微粒子
    を有するトナーであり、
    該トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、
    該トナー担持体が、
    基体、
    弾性層、および、
    ウレタン樹脂を含む表面層、
    を有し、
    該ウレタン樹脂が、
    下記構造式(1)で示される化合物と、
    ポリイソシアネートと、
    の反応に由来する部分構造を有する
    ことを特徴とする現像装置。
    Figure 2015143852
    (構造式(1)中、
    nは、1以上4以下の整数であり、
    は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
    (a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
    (b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
    (c)下記構造式(2)で示される基、
    は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
    Figure 2015143852
    (構造式(2)中、
    mは、2以上3以下の整数であり、
    は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
  2. 前記トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.05pF/m以上0.25pF/m以下である請求項1に記載の現像装置。
  3. 前記トナーの誘電率(ε’)が、25以上35以下である請求項1または2に記載の現像装置。
  4. 前記トナーの温度30℃、湿度90%での水分吸着量が、2.5mg/g以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像装置。
  5. 前記磁性体が、磁性酸化鉄をシラン化合物により表面処理した処理磁性体である請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置。
  6. 前記磁性酸化鉄が、表面にケイ素原子を有しており、
    前記磁性酸化鉄を鉄原子の溶解率が5質量%になるまでに溶解したときに溶出するケイ素の量が、前記磁性酸化鉄を基準として0.05質量%以上0.50質量%以下である
    請求項5に記載の現像装置。
  7. 前記処理磁性体をスチレンで洗浄した後の前記シラン化合物に由来する残存炭素量が、前記磁性酸化鉄を基準として0.40質量%以上1.20質量%以下である請求項5または6に記載の現像装置。
  8. 前記シラン化合物が、アルコキシシランに加水分解処理を施したものであり、
    該アルコキシシランの加水分解率が、50%以上である
    請求項5〜7のいずれか1項に記載の現像装置。
  9. 前記トナー粒子が、コアおよびシェルを有するコアシェル構造を有しており、
    該シェルを構成する樹脂が、酸価0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であるポリエステル系樹脂である
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の現像装置。
  10. 現像装置を用い、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像方法において、
    該現像装置が、
    該静電潜像を現像するためのトナー、
    該トナーを担持するためのトナー担持体、および、
    該トナー担持体に担持された該トナーの層厚を規制するための規制部材、
    を有し、
    該トナーが、
    結着樹脂および磁性体を含有するトナー粒子、および、
    該トナー粒子の表面に存在する無機微粒子、
    を有するトナーであり、
    該トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.03pF/m以上0.30pF/m以下であり、
    該トナー担持体が、
    基体、
    弾性層、および、
    ウレタン樹脂を含む表面層、
    を有し、
    該ウレタン樹脂が、
    下記構造式(1)で示される化合物と、
    ポリイソシアネートと、
    の反応に由来する部分構造を有する
    ことを特徴とする現像方法。
    Figure 2015143852
    (構造式(1)中、
    nは、1以上4以下の整数であり、
    は、各々独立に、下記(a)〜(c)からなる群から選ばれるいずれかを表し、
    (a)炭素数2以上8以下のヒドロキシアルキル基、
    (b)炭素数2以上8以下のアミノアルキル基、
    (c)下記構造式(2)で示される基、
    は、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表す。)
    Figure 2015143852
    (構造式(2)中、
    mは、2以上3以下の整数であり、
    は、炭素数2以上5以下のアルキレン基を表す。)
  11. 前記トナーの周波数100kHz、温度30℃における誘電損率(ε”)が、0.05pF/m以上0.25pF/m以下である請求項10に記載の現像方法。
  12. 前記トナーの誘電率(ε’)が、25以上35以下である請求項10または11に記載の現像方法。
  13. 前記トナーの温度30℃、湿度90%での水分吸着量が、2.5mg/g以下である請求項10〜12のいずれか1項に記載の現像方法。
  14. 前記磁性体が、磁性酸化鉄をシラン化合物により表面処理した処理磁性体である請求項10〜13のいずれか1項に記載の現像方法。
  15. 前記磁性酸化鉄が、表面にケイ素原子を有しており、
    前記磁性酸化鉄を鉄原子の溶解率が5質量%になるまでに溶解したときに溶出するケイ素の量が、磁性酸化鉄を基準として0.05質量%以上0.50質量%以下である
    請求項14に記載の現像方法。
  16. 前記処理磁性体をスチレンで洗浄した後の前記シラン化合物に由来する残存炭素量が、磁性酸化鉄を基準として0.40質量%以上1.20質量%以下である請求項14または15に記載の現像方法。
  17. 前記シラン化合物が、アルコキシシランに加水分解処理を施したものであり、
    該アルコキシシランの加水分解率が、50%以上である
    請求項14〜16のいずれか1項に記載の現像方法。
  18. 前記トナー粒子が、コアおよびシェルを有するコアシェル構造を有しており、
    該シェルを構成する樹脂が、酸価0.1mgKOH/g以上5.0mgKOH/g以下であるポリエステル系樹脂である
    請求項10〜17のいずれか1項に記載の現像方法。
  19. 静電潜像担持体、
    該静電潜像担持体の表面を帯電するための帯電手段、
    帯電された該静電潜像担持体の表面に像露光光を照射して該静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成するための像露光手段、
    該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成するための現像装置、
    中間転写体を介してまたは介さずに該静電潜像担持体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写するための転写手段、および、
    該転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着するための定着手段、
    を有する画像形成装置において、
    該現像装置が、請求項1〜9のいずれか1項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
  20. 静電潜像担持体の表面を帯電する帯電工程、
    帯電された該静電潜像担持体の表面に像露光光を照射して該静電潜像担持体の表面に静電潜像を形成する像露光工程、
    該静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像を現像して該静電潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像工程、
    中間転写体を介してまたは介さずに該静電潜像担持体の表面に形成されたトナー像を転写材に転写する転写工程、および、
    該転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する定着工程、
    を有する画像形成方法において、
    該現像工程が、請求項10〜18のいずれか1項に記載の現像方法によって行われる工程であることを特徴とする画像形成方法。
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